Марсоход NASA Perseverance обнаружил свидетельства того, что один участок кратера Езеро на Марсе пережил гораздо более сложную водную историю, чем предполагали ученые. Породы в районе Margin Unit как минимум трижды взаимодействовали с водой: сначала с подземными водами, затем, вероятно, с водой древнего озера и позднее — с горячими потоками, циркулировавшими под поверхностью.

Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment. Оно помогает восстановить историю изменения климата и условий обитаемости древнего Марса.

Вместо береговых отложений марсоход нашел вулканические породы

Perseverance прибыл к внутреннему краю кратера Езеро в сентябре 2023 года. Ученые ожидали увидеть здесь осадочные породы, сформировавшиеся на берегу древнего марсианского озера.

Такие породы особенно интересны для поиска следов древней жизни: на Земле глины и илы способны сохранять химические и структурные признаки биологической активности. Кроме того, орбитальные аппараты обнаружили в этом районе значительные залежи карбонатных минералов, которые на Земле часто формируются в мелководных озерах и океанах.

Но Margin Unit преподнес сюрприз. Вместо ожидаемых осадочных отложений Perseverance обнаружил магматические породы — те, что образуются при остывании расплавленной породы под поверхностью или затвердевании вулканического материала.

Именно эти породы оказались своеобразной геологической летописью. Их минералы сохранили признаки нескольких эпизодов взаимодействия с водой, причем каждый из них оставил свой химический след.

Лазер Perseverance прочитал химический состав пород

Большую часть данных ученые получили с помощью прибора SuperCam, установленного на мачте марсохода.

Когда специалисты выбирают интересующий участок породы, SuperCam может направить на него лазер с расстояния до 6,5 метра. Лазер испаряет крошечную часть поверхности и создает плазму, спектр которой позволяет определить химический состав материала.

С помощью этого метода Perseverance исследовал более 185 участков коренных пород в пределах Margin Unit.

«До прибытия в Margin Unit основной гипотезой, основанной на данных с орбиты, было то, что обнаруженные там карбонаты сформировались в результате взаимодействия с озером, существовавшим в кратере Езеро», — говорит ведущий автор исследования Кэндис Бедфорд.

Теперь ученые считают, что история оказалась значительно сложнее: этот участок стал своеобразным перекрестком нескольких водных систем.

Сначала под поверхностью циркулировала вода

Perseverance исследовал Margin Unit на протяжении примерно 265 метров по высоте. В верхней части участка марсоход обнаружил крупнозернистые кристаллические породы, богатые оливином.

Они практически не испытали воздействия воды. Исследователи считают, что первоначально эти породы сформировались глубоко под поверхностью Марса из магмы. Расплав остывал достаточно медленно, чтобы внутри успели образоваться крупные кристаллы минералов.

Позднее эрозия сняла лежавшие сверху слои и обнажила древние породы.

Ниже, ближе к бывшему дну озера, картина изменилась. Оливин оказался значительно сильнее изменен: его зерна были расколоты, а промежутки между ними заполнены кремнеземом.

Это особенно интересно с точки зрения поиска условий, пригодных для жизни. На Земле взаимодействие воды с оливином может приводить к образованию водорода, который некоторые микроорганизмы используют как источник энергии. В результате таких реакций также могут формироваться карбонаты и кремнезем — минералы, способные сохранять признаки древней биологической активности.

Второй этап мог быть связан с древним озером

Ученые смогли восстановить последовательность событий, хотя точный возраст каждого из них пока определить невозможно.

Первый эпизод связан с подземными водами, богатыми углекислым газом. Когда такая вода проходила через породу, она вступала в реакцию с оливином. В результате в трещинах образовывались карбонатные минералы.

Позднее эрозия разрушила часть окружающей, более мягкой породы. Трещины, заполненные твердым карбонатом, сохранились и теперь выступают над поверхностью в виде своеобразных гряд.

Затем, вероятно, последовал период существования древнего озера Езеро. На это указывает распределение кремнезема: его больше в тех породах, которые, судя по всему, находились ниже уровня воды.

«Превращение оливина в карбонат может оставлять после себя кремнезем, и мы видим больше этого кремнезема в породах, которые находились ниже линии воды», — объясняет планетолог Элени Раванис.

Последними пришли горячие подземные воды

Третий эпизод оказался еще более неожиданным. Он произошел позднее и связан с горячей водой, циркулировавшей под поверхностью.

В восточной части Margin Unit Perseverance обнаружил минеральные жилы толщиной около 25 сантиметров. В них содержатся, среди прочего, сульфат кальция и флюорит.

Флюорит оказался важной подсказкой. На Земле этот минерал часто формируется, когда горячая вода циркулирует через вулканические породы. Поэтому его присутствие указывает на то, что после взаимодействия пород с подземными водами и древним озером в районе Езеро существовала еще одна фаза — уже с нагретыми подземными потоками.

Таким образом, одна и та же область Марса последовательно испытывала воздействие разных водных сред: сначала подземных вод, затем, вероятно, поверхностного озера, а значительно позже — горячей воды под поверхностью.

Марсианская вода оказалась сложнее, чем предполагали

Новые данные меняют представление о Margin Unit как о месте, сформированном исключительно древним озером. Перед учеными теперь предстает гораздо более сложная история, в которой один и тот же участок пород неоднократно подвергался воздействию воды, причем в совершенно разных условиях.

Для изучения обитаемости древнего Марса это особенно важно. Взаимодействие воды с оливином могло создавать химические источники энергии для микроорганизмов, а карбонаты и кремнезем способны сохранять свидетельства существовавших в прошлом условий.

При этом исследователи пока не утверждают, что Perseverance обнаружил признаки самой жизни. Речь идет о геологических свидетельствах существования различных водных сред, которые потенциально могли быть благоприятными для жизни.

«Если я чему-то и научилась за десять лет работы с марсоходами на Марсе, так это тому, что Марс постоянно преподносит сюрпризы», — говорит Бедфорд. По ее словам, реальные данные редко полностью совпадают с тем, что ученые предполагают по наблюдениям с орбиты.

Теперь Perseverance продолжит изучать эти породы, а собранные им данные помогут ученым восстановить более подробную историю воды, климата и потенциальной обитаемости Марса в далеком прошлом.