Skały w Margin Unit skrywały więcej informacji, niż zakładano
We wrześniu 2023 roku należący do NASA łazik Perseverance dotarł do wewnętrznej krawędzi krateru Jezero. Naukowcy przypuszczali wcześniej, że położona tam jednostka geologiczna określana jako „Margin Unit”, biegnąca wzdłuż brzegu dawnego jeziora, będzie zawierała skały osadowe. Zakładano, że powstały one wskutek powolnego gromadzenia się przez tysiące lat kolejnych warstw piasku. Na Ziemi podobne osady zawierające ił oraz muł mogą przechowywać pozostałości dawnej aktywności mikrobiologicznej.
Jednym z celów badań było zweryfikowanie wcześniejszych obserwacji wykonanych przez orbitery wokół Marsa. Wskazywały one na obecność minerałów węglanowych, które na Ziemi często tworzą się w płytkich środowiskach wodnych i mogą być związane z warunkami sprzyjającymi życiu.
W Margin Unit łazik napotkał jednak skały magmowe zamiast oczekiwanych skał osadowych. Tego rodzaju skały powstają podczas stygnięcia magmy pod powierzchnią albo w następstwie działalności wulkanicznej na powierzchni. Ich kryształy mogą zachowywać informacje o warunkach istniejących podczas formowania skały, dlatego stanowią cenny zapis jej przeszłości. Właśnie w taki sposób skały z Margin Unit zachowały ślady wielokrotnego oddziaływania wody z powierzchnią młodego Marsa.
Przeprowadzona analiza wskazała na przynajmniej trzy okresy kontaktu skał z wodą. Każdy z nich pozostawił odrębne ślady, prowadząc do kolejnych zmian ich składu chemicznego i wyglądu. Rezultaty opisano w czasopiśmie „Communications Earth & Environment”.
Do analizy skał wykorzystano instrument SuperCam znajdujący się na maszcie Perseverance. Urządzenie pozwala określać skład mineralny na podstawie światła odbijanego przez badany materiał. Po wskazaniu odpowiedniego obiektu naukowcy mogą także użyć lasera z odległości sięgającej 6,5 metra. Energia wiązki wytwarza plazmę, a analiza jej widma umożliwia ustalenie składu chemicznego skały. W ten sposób przebadano ponad 185 fragmentów podłoża skalnego w Margin Unit.
Wcześniejsze dane orbitalne sugerowały, że występujące w tym rejonie węglany są pozostałością po oddziaływaniu jeziora, które znajdowało się dawniej w kraterze Jezero. Obserwacje wykonane przez Perseverance pokazały jednak, że na tym obszarze zazębiały się wpływy różnych systemów wodnych.
Według naukowców Jezero leży w jednej z największych marsjańskich stref występowania węglanów. Dane zebrane w Margin Unit mogą zatem dostarczyć informacji przydatnych przy badaniu historii wody także w innych regionach Marsa.
Skały ujawniły ślady kolejnych oddziaływań wody
Obszar Margin Unit badany przez Perseverance obejmował teren, na którym różnica wysokości sięgała około 265 metrów. W wyżej położonych miejscach łazik napotkał gruboziarniste, krystaliczne skały związane z obecnością oliwinu. Materiał ten wykazywał bardzo niewiele oznak wcześniejszego kontaktu z wodą.
Skała bogata w oliwin, zawierający magnez i żelazo, uformowała się głęboko pod powierzchnią w obrębie zbiornika magmy. Jej bardzo powolne stygnięcie pozwoliło na powstanie dużych kryształów oliwinu. Skała znalazła się na powierzchni dopiero po usunięciu przez erozję warstw leżących nad nią. W niższych partiach, położonych na obszarze dawnego jeziora, jej struktura jest znacznie bardziej zmieniona. Kryształy oliwinu uległy spękaniu, a znajdujące się między nimi przestrzenie zostały wypełnione krzemionką.
Dla poszukiwań pozostałości dawnego życia szczególnie ważne są obserwowane w tych skałach węglany oraz minerały krzemionkowe. Na Ziemi reakcja wody z oliwinem może prowadzić do powstawania wodoru, który jest źródłem energii dla części mikroorganizmów. Procesowi temu może towarzyszyć także tworzenie węglanów i krzemionki, zdolnych do zachowania śladów wcześniejszej obecności życia.
Badacze potrafią określić następstwo zachodzących procesów, lecz nie są w stanie wskazać dokładnego wieku każdego z epizodów.
Woda najpierw doprowadziła do utworzenia węglanów
Pierwsze oddziaływanie wody wiązało się z reakcją bogatych w dwutlenek węgla wód gruntowych z oliwinem. W dolnych częściach Margin Unit, w szczelinach skalnych, utworzyły się wtedy pasma węglanów. Późniejsza erozja usuwała bardziej miękki materiał otaczający te struktury, natomiast wypełnione węglanami szczeliny pozostawały zachowane i stopniowo stawały się coraz bardziej widoczne.
Kolejny okres kontaktu z wodą mógł być związany z dawnym jeziorem znajdującym się w kraterze. W części skał z Margin Unit stwierdzono również obecność krzemionki. Naukowcy wskazują, że jej powstawanie może towarzyszyć przemianie oliwinu w węglany. Większe ilości krzemionki występowały w skałach położonych niżej niż poziom wody.
Ostatni z rozpoznanych epizodów wodnych nastąpił później. We wschodniej części Margin Unit, w jednym z miejsc, utworzyły się wtedy żyły mineralne mające około 25 centymetrów grubości. W ich skład wchodziły między innymi siarczan wapnia oraz fluoryt.
Fluoryt wskazuje na późniejszy obieg gorącej wody
Występowanie fluorytu stanowi dodatkową wskazówkę dotyczącą warunków, które panowały podczas jednego z późniejszych etapów przemian. Minerał ten zazwyczaj tworzy się wtedy, gdy przez skały wulkaniczne przepływa gorąca woda. Jego obecność może zatem świadczyć o późniejszym epizodzie związanym z podziemnym obiegiem ogrzanej wody.
Obserwacje wykonane w Margin Unit wskazują, że procesy związane z wodą zachodzące w tym rejonie miały bardziej złożony przebieg, niż sugerowały wcześniejsze dane pochodzące z obserwacji orbitalnych.
Mariusz Drzewiecki
