Нова мапа Марса змінює наше уявлення про водне минуле планети та показує, де нам треба здійснити посадку в майбутньому.
Мапа показує поклади корисних копалин по всій планеті та була кропітко створена протягом останнього десятиліття з використанням даних, отриманих за допомогою космічних апаратів «Марс-Експрес» (Mars Express) Європейського космічного агентства та «Марсіанський розвідувальний супутник» (Mars Reconnaissance Orbiter, MRO) NASA. Ці дані науковці збирали спектрометрами Express Observatoire pour la Mineralogie, l’Eau, les Glaceset l’Activité (OMEGA) та The Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), що встановлені на Mars Express та MRO відповідно.
Зокрема, на мапі показано розташування та кількість осадових мінералів. Вони походять із гірських порід, які були хімічно змінені під дією води в минулому та, головно, перетворені на глини і солі.
Глобальна мапа гідратованих мінералів на Марсі.
Дані від двох марсіанських місій були використані для створення першої докладної глобальної мапи покладів гідратованих мінералів на Марсі. Це переважно глини та солі. Дані про них можна використати, щоб з’ясувати історію води в різних регіонах планети. Глини здебільшого утворилися на Марсі під час його раннього вологого періоду, натомість багато солей, які все ще видно досі, — коли вода поступово висихала.
Мапу науковці старанно створювали протягом останнього десятиліття з використанням даних від спектрометрів Observatoire pour la Mineralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activité (OMEGA) та Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), що встановлені на космічних апаратах «Марс-Експрес» (Mars Express) Європейського космічного агентства та «Марсіанський розвідувальний супутник» (Mars Reconnaissance Orbiter, MRO) NASA відповідно.
На мапі показані різні місця посадки та цікаві території. Долина Маврт (Mawrth Vallis) — це стародавній водний канал, багатий глинами. Плато Оксія (Oxia Planum) є ще одним багатим глиною регіоном, який був обраний місцем посадки для марсохода Розалінда Франклін Європейського космічного агентства. Плато Меридіана (Meridiani Planum) простягається до екватора Марса. У 2004 р. в цьому районі здійснив посадку марсохід NASA Mars Exploration Opportunity. Долини Маринер (Valles Marineris) — це один із найбільших каньйонів у Сонячній системі. Кратер Ґейл (Gale crater) і кратер Єзеро (Jezero crater) — місця посадки марсоходів NASA Curiosity і Perseverance у 2012 і 2020 роках відповідно.
Глини, показані на мапі, містять філосилікати заліза та магнію, цеоліти та алюмосилікатні глини. Показані солі є карбонатами, які складаються з вуглецю та кисню. Фото з сайту https://www.esa.int.
На Землі глини утворюються, коли вода взаємодіє з гірськими породами. При різних умовах утворюються різні типи глин. Наприклад, глинисті мінерали, такі як смектит і вермикуліт, утворюються, коли відносно невелика кількість води взаємодіє з породою, і таким чином зберігають в основному ті самі хімічні елементи, що й вихідні вулканічні породи. У випадку смектиту та вермикуліту цими елементами є залізо та магній. Коли кількість води відносно велика, породи можуть бути змінені сильніше. Розчинні елементи, зазвичай, виносить вода, і залишаються багаті алюмінієм глини, такі як каолін.
Великим подивом є поширеність цих мінералів. Десять років тому планетологи знали про близько 1000 поверхневих виходів мінералів на Марсі. Вони стали геологічним дивом. Однак нова мапа змінила ситуацію, виявивши сотні тисяч таких ділянок у найстаріших частинах планети.
«Ця робота показала, що коли ви докладно вивчаєте стародавню місцевість, то не помітити цих мінералів було б дивним», — сказав Джон Картер (John Carter) з Інституту космічної астрофізики (Institut d’Astrophysique Spatiale, IAS) Паризького університету та Лабораторії астрофізики Марселя (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, LAM) Марсельського університету, Франція.
Нова мапа води Марса
(Дивіться відео на сторінці за цим посиланням — Ред.)
Космічні зонд Mars Express Європейського космічного агентства та Mars Reconnaissance Orbiter NASA дали змогу нанести на мапу багаті водою ресурси на Марсі. Нова глобальна мапа змінює наше уявлення про воду в минулому планети та показує, куди варто спрямовувати майбутні місії для подальших досліджень.
Великим сюрпризом є поширеність цих мінералів, адже мапа показує сотні тисяч місць, які постраждали від води в найстаріших частинах планети. Нові дані допоможуть відповісти на збудливі питання про кліматичну історію Марса, про те, чи була вода колись постійно на планеті, чи з’являлася на короткий відтинок часу, і чи були коли-небудь умови придатні для життя.
Це зміна парадигми нашого розуміння історії Червоної планети. Через меншу кількість водних мінералів, про присутність яких ми знали раніше. Можливо, води було не так багато і вона існувала не так довго. Тепер не може бути сумніву, що вода відіграла величезну роль у формуванні геології по всій планеті.
Тепер велике питання полягає в тому, чи була вода колись постійно на планеті, чи з’являлася на короткий відтинок часу. Хоча нові результати ще не дають остаточної відповіді, вони, безумовно, є для дослідників хорошим інструментом для пошуку відповіді.
«Я вважаю, що ми занадто спростили Марс», — сказав Джон. Він пояснює: планетологи схилялися до думки, що лише кілька типів глинистих мінералів на Марсі утворилися під час його вологого періоду, а потім, коли вода поступово висихала, по всій планеті утворювалися солі.
Нова мапа показує, що цей процес був складнішим, ніж науковці вважали раніше. Хоча багато марсіанських солей, ймовірно, утворилися пізніше, ніж глини, на мапі є багато винятків. Тобто є ділянки, де солі й глина тісно змішані. Також виявлено солі, які, ймовірно, старші за деякі глини.
«Еволюція від великої кількості води до її відсутності не така однозначна, як ми вважали. Вода не зникла раптово. Ми бачимо величезну різноманітність геологічних контекстів, тому жоден процес або проста шкала часу не може пояснити еволюцію мінералогії Марса. Це перший результат нашого дослідження. По-друге, якщо не брати до уваги процеси на Землі, пов’язані з життям, Марс демонструє різноманіття мінералогії в геологічних умовах, як і Земля», — сказав він.
Іншими словами, що уважніше ми дивимось, то складнішим стає минуле Марса.
Багаті водою мінерали в кратері Єзеро.
Кратер Єзеро та його околиці на Марсі показують багатий набір мінералів, які були змінені водою в минулому планети. Це переважно глини та карбонатні солі. З мінералів, виявлених у цьому районі, карбонати — це сіль, Fe/Mg філосилікати — це глини, багаті залізом і магнієм, а гідратований кремнезем — це форма діоксиду кремнію, який утворює дорогоцінний камінь опал на Землі. Дані у великому масштабі отримано з глобальної мапи покладів, створеної за даними від космічних зондів Mars Express (Європейське космічне агентство) і Mars Reconnaissance Orbiter (NASA).
Марсохід NASA Perseverance, який здійснив посадку на Марс у 2020 році, нині досліджує кратер Єзеро та його околиці. Фото з сайту https://www.esa.int.
Прилади OMEGA та CRISM ідеально підходять для цього дослідження. Отримані ними набори даних доповнюють один одного, бо інструменти працюють в одному діапазоні довжин хвиль і чутливі до тих самих мінералів. CRISM дає змогу отримувати спектральні зображення дуже малих ділянок поверхні Марса з високою роздільною здатністю (до 15 м/піксель), а тому він найбільш придатний для картографування невеликих районів, таких як місця посадки марсоходів. Наприклад, мапа показує, що кратер Єзеро, де нині працює марсохід NASA Perseverance, заповнений різноманітними гідратованими мінералами.
OMEGA, з іншого боку, забезпечує глобальне покриття Марса з вищою спектральною роздільною здатністю та кращим співвідношенням сигнал/шум. Тому він більш придатний для глобального та регіонального картографування і виявлення різних змінених мінералів.
Результати дослідників представлені в двох статтях, авторами яких є Джон Картер і Люсі Ріу (Lucie Riu) разом колегами. Люсі працювала в Інституті космічної науки та астронавтики (Institute of Space and Astronautical Science, ISAS) Японського агентства аерокосмічних досліджень (Japanese Aerospace eXploration Agency, JAXA), коли було виконано частину роботи, але нині вона є науковим співробітником Європейського космічного агентства в Європейському центрі космічної астрономії ESA (European Space Astronomy Centre, ESAC) у Мадриді.
Маючи під рукою основні методи виявлення покладів, Люсі вирішила зробити наступний крок і визначити кількість присутніх мінералів. «Якщо ми знаємо, де і в якому відсотковому відношенні присутній кожен мінерал, це дає нам краще уявлення про те, як ці мінерали могли утворитися», — сказала вона.
Результати цієї роботи з двох причин вказують на можливі місця посадок у майбутньому космічних зондів. По-перше, водні мінерали все ще містять молекули води. Разом із відомими районами розташування водяного льоду під поверхневим шаром це забезпечує можливі місця з видобутку води для використання ресурсів на місці. Це є головною умовою для створення баз землян на Марсі. Глини та солі також є поширеним будівельним матеріалом на Землі.
Багаті водою мінерали на Плато Оксія.
При створенні нової глобальної карти мінералів Марса було виявлено, що регіон Oxia Planum багатий глинами. Ці глини містять багаті залізом і магнієм мінерали смектит і вермикуліт, а також каолін, відомий на Землі як фарфорова глина. Гідратований кремнезем також нанесений на мапу стародавньої дельти в Оксії. Дані у великому масштабі отримано з глобальної мапи покладів, створеної за даними спостережень космічних зондів Mars Express (Європейське космічне агентство) і Mars Reconnaissance Orbiter (NASA). Оскільки глини утворюються в багатих водою середовищах, це робить ці райони планети гарним місцем для вивчення того, чи було колись життя на Марсі. Oxia Planum обрано місцем посадки марсохода Rosalind Franklin Європейського космічного агентства. Фото з сайту https://www.esa.int.
По-друге, ще до того, як люди відправляться на Марс, водні мінерали є фантастичними місцями для наукових досліджень. У рамках цієї кампанії з картографування покладів було виявлено багату глиною ділянку Oxia Planum. Ці стародавні глини містять багаті залізом і магнієм мінерали смектит і вермикуліт. Вивчення ділянок з цими мінералами може не тільки допомогти з’ясувати особливості клімату планети в минулому, але вони є ідеальними місцями для дослідження того, чи було колись життя на Марсі. Тому Oxia Planum було запропоновано і врешті обрано місцем посадки для марсохода Rosalind Franklin Європейського космічного агентства.
«Це те, що мене цікавить, і я гадаю, що такий вид картографування допоможе розпочати ці дослідження в майбутньому», — зазначила Люсі.
Як завжди, коли ми маємо справу з Марсом, що більше ми дізнаємося про планету, то більш захопливою вона стає.
За інф. з сайту https://www.esa.int підготував Іван Крячко
