Значительные количества жидкой воды должны были стабильно присутствовать в ранней истории Марса. Находки OMEGA на борту Mars Express ЕКА имеют значение для климатической истории планеты и вопроса о ее «обитаемости» в какой-то момент ее истории.
Эти выводы были сделаны благодаря данным о поверхностных минералах Марса, полученным OMEGA (Observatoire pour la Mineralogy, l'Eau, les Glaces et l'Activité), картографическим спектрометром в видимом и инфракрасном диапазоне на борту Mars Express ЕКА.
Из предыдущих наблюдений на Марсе, должно быть, произошли процессы, вызванные водными процессами, которые оставили свои следы в поверхностных структурах, таких как системы каналов и признаки обширной водной эрозии. Однако такие наблюдения не обязательно подразумевают стабильное присутствие жидкой воды на поверхности в течение длительных периодов времени на протяжении марсианской истории.
Данные, собранные OMEGA, однозначно указывают на наличие специфических поверхностных минералов, что предполагает длительное присутствие на планете большого количества жидкой воды.
Эти «гидратированные» минералы, названные так потому, что они содержат воду в своей кристаллической структуре, обеспечивают четкую «минералогическую» запись связанных с водой процессов на Марсе.
За 18 месяцев наблюдений OMEGA нанесла на карту почти всю поверхность планеты, как правило, с разрешением от одного до пяти километров, с некоторыми областями с разрешением менее километра.
Прибор обнаружил присутствие двух разных классов гидратированных минералов, «филлосиликатов» и «гидратированных сульфатов», на изолированных, но больших участках поверхности.
Оба минерала являются результатом химического изменения горных пород. Однако процессы их формирования очень различны и указывают на периоды различных экологических условий в истории планеты.
Филлосиликаты, называемые так из-за их характерной структуры в тонких слоях («филло»=тонкий слой), являются продуктами изменения изверженных минералов (минералов магматического происхождения), поддерживающих длительный контакт с водой. Примером филлосиликата является глина.
Филлосиликаты были обнаружены OMEGA главным образом в регионах Arabia Terra, Terra Meridiani, Syrtis Major, Nili Fossae и Mawrth Vallis в виде темных отложений или эродированных обнажений.
Гидратированные сульфаты, второй основной класс гидратированных минералов, обнаруженных OMEGA, также являются минералами водного происхождения. В отличие от филлосиликатов, образующихся при изменении магматических пород, гидратированные сульфаты образуются в виде отложений из соленой воды; большинству сульфатов для образования необходима кислая водная среда. Они были замечены в слоистых отложениях в Долинах Маринер, на обширных открытых отложениях в Терра Меридиани и в темных дюнах северной полярной шапки.
Когда произошло химическое изменение поверхности, приведшее к образованию гидратированных минералов? В какой момент истории Марса вода стояла в больших количествах на поверхности? Ученые OMEGA объединили свои данные с данными других инструментов и предложили вероятный сценарий того, что могло произойти.
«Обнаруженные нами филлосиликатные отложения, богатые глиной, образовались в результате изменения поверхностных материалов в самые ранние времена существования Марса», - говорит Жан-Пьер Бибринг, главный исследователь OMEGA.
«Измененный материал, должно быть, был погребен последующими потоками лавы, которые мы наблюдаем вокруг пятнистых областей. Затем этот материал мог быть обнажен в результате эрозии в определенных местах или извлечен из измененной коры метеоритными ударами», - добавляет Бибринг..
Анализ окружающего геологического контекста в сочетании с существующими методами подсчета кратеров для расчета относительного возраста поверхностных элементов на Марсе относит образование филлосиликатов к ранней нойской эре, в период интенсивного образования кратеров. Ноевская эра, продолжающаяся с момента рождения планеты примерно до 3,8 миллиарда лет назад, является первой и самой древней из трех геологических эр на Марсе.
«На Марсе должна была существовать ранняя активная гидрологическая система, чтобы объяснить большое количество глин или филлосиликатов в целом, которые наблюдала OMEGA», - говорит Бибринг.
Долговременный контакт с жидкой водой, приведший к образованию филлосиликата, мог бы существовать и быть устойчивым на поверхности Марса, если бы климат был достаточно теплым. С другой стороны, весь процесс образования мог происходить под действием воды в теплой тонкой корке. Данные OMEGA также показывают, что сульфатные отложения отличаются от филлосиликатных и образовались после них. Для образования сульфатов не требуется особо длительного присутствия жидкой воды, но вода должна быть и она должна быть кислой.
Обнаружение и картирование этих двух различных видов гидратированных минералов указывают на два основных климатических эпизода в истории Марса: ранний - ноев - влажный климат, в котором формировались филлосиликаты, а затем более кислый климат, в котором образовались сульфаты. Эти два эпизода были разделены глобальным изменением климата на Марсе.
Если мы посмотрим на сегодняшние свидетельства, эпоха, в которой Марс мог быть пригодным для жизни и поддерживать жизнь, будет ранним Ноем, прослеживаемым скорее по филлосиликатам, чем по сульфатам. Глинистые минералы, которые мы нанесли на карту, все еще могут сохранять следы возможного биохимического развития на Марсе», - заключает Бибринг. статья под названием: «Филлосиликат на Марсе и значение для раннего марсианского климата», автор:
Ф. Пуле, Ж-П. Bibring, Y. Langevin, B. Gonde и C. Gomez (Институт космической астрофизики Южного Парижского университета и CNRS, Орсе, Франция); Дж. Ф. Мастард и А. Гендрин (геологические науки, Университет Брауна, Род-Айленд, США); Н. Мангольд (Interactions & Dynamique des Environment de Surface, Орсе, Франция); Р. Э. Арвидсон (Науки о Земле и планетах, Вашингтонский университет, Сент-Луис, США); и команда OMEGA.