Skorupa Marsa jest zaskakująco złożona

Wczesna skorupa na Marsie może być bardziej złożona niż wcześniej sądzono – i może być nawet podobna do pierwotnej skorupy naszej planety.

Powierzchnia Marsa jest jednolicie bazaltowa, produkt miliardów lat wulkanizmu i płynącej lawy na powierzchni, która w końcu ostygła. Ponieważ Mars nie przeszedł pełnowymiarowej przebudowy powierzchni, jak przesunięcie kontynentów na Ziemi, naukowcy myśleli, że historia skorupy Marsa to stosunkowo prosta odpowiedź.

Jednak w nowym badaniu naukowcy znaleźli miejsca na południowej półkuli Czerwonej Planety z większymi stężeniami krzemu, pierwiastka chemicznego, niż można by się spodziewać w czysto bazaltowym otoczeniu. Koncentracja krzemionki została odsłonięta przez skały kosmiczne, które uderzyły w Marsa, wydobywając materiał osadzony mile pod powierzchnią i ujawniając ukrytą przeszłość.

„W składzie jest więcej krzemionki, co sprawia, że skały nie są bazaltowe, ale to, co nazywamy bardziej ewoluowanym składem” – mówi Valerie Payré, adiunkt w Departamencie Nauk o Ziemi i Środowisku na Uniwersytecie Iowa i autorka badania. „To mówi nam, że to jak skorupa uformowała się na Marsie jest zdecydowanie bardziej złożone niż to, co wiedzieliśmy. Chodzi więc bardziej o zrozumienie tego procesu, a zwłaszcza tego, jak najpierw uformowała się skorupa ziemska.”

Naukowcy uważają, że Mars uformował się około 4,5 miliarda lat temu. Dokładnie jak powstała Czerwona Planeta jest tajemnicą, ale istnieją teorie. Jedna z nich mówi, że Mars uformował się poprzez tytaniczne zderzenie skał w przestrzeni kosmicznej, które wraz z intensywnym ciepłem zrodziło całkowicie skroplony stan, znany również jako ocean magmy. Teoria mówi, że magmowy ocean stopniowo ochładzał się, dając skorupę, jak warstwa skóry, która byłaby pojedynczo bazaltowa.

Inna teoria mówi, że magmowy ocean nie był wszechogarniający i że części pierwszej skorupy na Marsie miały inne pochodzenie, takie, które wykazuje stężenie krzemionki inne niż bazaltowe.

Payré i jej partnerzy przeanalizowali dane zebrane przez Mars Reconnaissance Orbiter dla południowej półkuli planety, która według wcześniejszych badań była najstarszym regionem. Naukowcy znaleźli dziewięć miejsc – takich jak kratery i pęknięcia w terenie – które były bogate w skaleń, minerał związany z przepływami lawy, które są bardziej krzemowe niż bazaltowe.

„To była pierwsza wskazówka” – mówi Payré. „To właśnie dlatego, że tereny te są bogate w skalenie, badaliśmy tam koncentracje krzemionki”.

Skalenie znaleziono wcześniej w innych regionach na Marsie, ale dalsza analiza wykazała, że skład chemiczny w tych obszarach był bardziej bazaltowy. To nie zniechęciło badaczy, którzy zwrócili się do innego instrumentu, zwanego THEMIS, który może wykryć koncentracje krzemionki poprzez odbicia fal podczerwonych od powierzchni Marsa. Dzięki danym z THEMIS zespół ustalił, że teren w wybranych przez nich miejscach był bardziej krzemowy niż bazaltowy.

Dodając dalsze potwierdzenie do ich obserwacji, meteoryty takie jak Erg Chech 002, odkryte na Saharze i datowane mniej więcej na narodziny Układu Słonecznego, wykazują podobny skład krzemowy i inne minerały, które zespół zaobserwował w dziewięciu miejscach na Marsie.

Badacze datowali również skorupę na około 4,2 miliarda lat, co czyniłoby ją najstarszą skorupą znalezioną do tej pory na Marsie.

Payré mówi, że była lekko zaskoczona odkryciem.

„Były już łaziki na powierzchni, które obserwowały skały, które były bardziej krzemowe niż bazaltowe”, mówi. „Były więc pomysły, że skorupa może być bardziej krzemowa. Ale nigdy nie wiedzieliśmy i nadal nie wiemy, jak powstała wczesna skorupa, ani ile ma lat, więc jest to pewnego rodzaju tajemnica.”

Podczas gdy pochodzenie skorupy Marsa pozostaje owiane tajemnicą, historia skorupy Ziemi jest jeszcze mniej jasna, ponieważ wszelkie ślady oryginalnej skorupy naszej planety zostały dawno wymazane z powodu przesuwania się płyt kontynentalnych przez miliardy lat. Mimo to, odkrycie może zaoferować wgląd w początki Ziemi.

„Nie znamy skorupy naszej planety od początku; nie wiemy nawet, kiedy po raz pierwszy pojawiło się życie” – mówi Payré. „Wielu uważa, że te dwa zjawiska mogą być powiązane. Tak więc zrozumienie, jak wyglądała skorupa dawno temu, może pomóc nam zrozumieć całą ewolucję naszej planety.”

Payré prowadziła badania jako badacz postdoktorancki na Northern Arizona University. Dołączyła do UI w sierpniu.

Badanie, „An evolved early crust exposed on Mars revealed through spectroscopy,” zostało opublikowane online 4 listopada w czasopiśmie Geophysical Research Letters.

Autorami pracy są Mark Salvatore i Christopher Edwards z Północnej Arizony.

NASA sfinansowała badania poprzez Mars Science Laboratory Participating Scientist Program oraz projekt THEMIS Mars Odyssey.

Źródło: University of Iowa. Richard C. Lewis