Возможно, мы наконец узнаем, как появился странный, редкий минерал на Марсе

В 2016 году марсоход Curiosity обнаружил в кратере Гейл на Марсе нечто очень необычное.

На склоне горы Шарп, где работал Curiosity, находилось большое количество редкого минерала, редкого, по крайней мере, на Земле. Тридимит, разновидность кварца, образуется крайне редко и только при высоких температурах, таких как в магме.

Хотя Марс демонстрирует обширные свидетельства прошлой базальтовой вулканической активности в некоторых регионах, когда-то предположительно заполненный водой кратер Гейл не входит в их число, что заставляет ученых ломать голову над тем, как минерал оказался там.

Теперь команда под руководством планетарного ученого Валери Пайре из Университета Аризоны разгадала загадку: тридимит мог появиться в результате одного взрывного извержения вулкана, примерно 3,0-3,7 миллиарда лет назад.

"Открытие тридимита в аргиллите в кратере Гейла - одно из самых удивительных наблюдений, сделанных марсоходом Curiosity за 10 лет изучения Марса", - говорит геолог Кирстен Зибах из Университета Райса.

"Тридимит обычно ассоциируется с кварцеобразующими, взрывными, развитыми вулканическими системами на Земле, но мы нашли его на дне древнего озера на Марсе, где большинство вулканов очень примитивны".

Поскольку мы не можем попасть на Марс, у ученых было два инструмента для разгадки тайны: месторождения тридимита, найденные здесь, на Земле, и образцы минералов, собранные из кратера Гейл и горы Шарп - пика в центре кратера - аппаратом Curiosity, который отправляет данные о своих находках на Землю.

Вот куда обратились Пайре, работавшая тогда в Университете Райса, и ее коллеги.

Сначала - на Землю. Исследовательская группа тщательно изучила каждое задокументированное месторождение тридимита и условия, при которых оно образовалось.

Затем они просеяли собранные Curiosity данные о составе давно высохшего осадочного слоя озера в кратере Гейл.

Тридимит образуется при температуре выше 870 градусов Цельсия (1 600 градусов по Фаренгейту) и превращается в фазу под названием кристобалит при температуре около 1 470 градусов Цельсия. Обе эти формы были обнаружены в одном слое на склоне горы Шарп.

Кроме того, Curiosity обнаружил полевой шпат и опаловый кремнезем, которые на Земле встречаются в вулканических условиях.

Сопоставление этих фрагментов приводит к увлекательному сценарию, предполагающему наличие магматической камеры под кратером Гейла миллиарды лет назад. Эта камера, по предположению команды, должна была находиться под озером в течение некоторого времени, большего, чем обычно.

За это время охлаждение привело бы к процессу, называемому фракционной кристаллизацией, удалению и разделению минералов с образованием избытка кремнезема.

Когда камера в конце концов изверглась, произошел мощный взрыв, который выбросил пепел, содержащий кремнезем - теперь в форме тридимита - в воздух, чтобы затем выпасть обратно в озеро в кратере Гейла и его близлежащих притоках.

Эти воды должны были выветрить и отсортировать пепел, чтобы создать химический состав слоя, наблюдаемый Curiosity, сказала команда.

"На самом деле это прямая эволюция других вулканических пород, которые мы нашли в кратере", - пояснил Зибах.

Мы утверждаем, что поскольку мы видели этот минерал только один раз, и он был сильно сконцентрирован в одном слое, вулкан, вероятно, извергался в то же время, когда там было озеро". Хотя конкретный образец, который мы анализировали, не был исключительно вулканическим пеплом, это был пепел, который был выветрен и отсортирован водой".

Поскольку это кремниевое извержение является развитым типом, который отличался бы от базальтового вулканизма, свидетельств которого на Марсе предостаточно, анализ команды предполагает, что красная планета могла иметь гораздо более сложную вулканическую историю, чем мы знаем.

Будущие миссии, по словам команды, должны искать свидетельства других случаев такого развитого вулканизма, чтобы помочь определить, когда и в каких условиях он возник на Марсе.

"Марс, - пишут они в своей статье, - это не только базальтовый мир".

Исследование было опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters.