Марсоход «Curiosity» обнаружил удивительно «земной» камень.

«Представленные результаты выходят за рамки вопроса о потенциальной обитаемости», — рассказал Джон Гротцингер, ученый проекта Mars Science Laboratory (MSL) и профессор геологии из Калифорнийского технологического института. — «У MSL есть грандиозная миссия по исследованию и характеристике геологической среды на всех уровнях, включая атмосферу. В процессе этого мы узнаем об основных физических и химических свойствах, которые отличают планеты земной группы друг от друга, а также проводят соответствия».

Виновник торжества, описанный Эдвардом Столпером, профессором геологии из Калтеха, — 50-сантиметровый пирамидальный камень по имени «Jake_M» (названный в честь главного инженера операций MSL на поверхности Джейкоба Матиевича, который скончался спустя две недели после посадки «Curiosity»).

Найден в кратере Гейла

Камень был обнаружен марсоходом «Curiosity» спустя пару недель после посадки на Марс во время медленного поползновения по кратеру Гейла на пути к горе Шарп, центральному пику кратера. Визуальный осмотр темно-серой скалы позволил предположить, что это, вероятнее всего, мелкозернистая базальтовая вулканическая порода, образованная кристаллизацией магмы близко к поверхности планеты.

Отсутствие явных минеральных зерен на ее чистой от пыли поверхности также навело на мысль, что у скалы относительно однородный (то есть гомогенный) химический состав.

По этой причине ученые MSL решили, что было бы неплохо сравнить результаты, полученные двумя научными приборами марсохода, APXS и ChemCam, оба из которых используются для изучения химического состава горных пород, отложений и минералов.

Анализ APXS выдал крайне непредвиденные результаты.

Непохожий на других

Будучи непохожим по своему химическому составу на другие марсианские изверженные породы, проанализированные марсоходами «Спирит» и «Оппортьюнити» на поверхности Марса, или метеориты, обнаруженные на Земле, Jake_M сильно обогащен натрием и калием, что делает его химически щелочным.

Хотя Jake_M сильно отличается от известных марсианских камней, Столпер и его коллеги поняли, что он похож по своему химическому составу на относительно редкий тип наземных магматических пород, известному как муджирит, который обычно встречается на океанических островах и в континентальных рифтовых зонах.

«Мы сразу поняли, что хотя ничего подобного на Марсе ранее не находилось, Jake_M похож по составу на земной муджирит, который хоть и редок, но хорошо известен магматическим петрологам, изучающим вулканические породы на Земле», — говорит Столпер. — «На самом деле, если бы мы нашли эту скалу на Земле, мы оказались бы в неловком положении, поскольку элементный состав говорит, что этот камень неземного происхождения».

Он также отмечает: «Такие породы настолько редки на Земле, что вероятность того, что вы приземлитесь в случайном месте на Земле и первый камень, который обнаружите в нескольких сотнях метров от места вашей посадки, будет щелочной камень вроде Jake_M, близка к нулю».

Марсианская магма

Как на Земле, так и на Марсе, базальтовые жидкости образуются в результате частичного плавления пород глубоко внутри планеты. По аналогии с земными муджиритами, Jake_M, скорее всего, появился с таким частичным расплавом, который поднялся к марсианской поверхности по мере охлаждения. Пока он остывал, формировались кристаллы, и химический состав оставшейся жидкости изменялся (представьте, будто на свет появляется конфетка; пока она остывает, насыщенная сахаром вода становится менее сладкой, кристаллизуется сахар).

«Минералы, которые кристаллизуются, отличаются по элементному составу с расплавом и являются либо более, либо менее плотными, чем жидкость, из которой они вышли».

Команда MSL смоделировала условия, необходимые для получения остаточной жидкости, близкой к той, которая сформировала камень Jake_M в процессе частичного расплава.

Результаты показали, что охлаждение и кристаллизация, в конечном итоге произведшие Jake_M, произошли при давлении в несколько килобар, что эквивалентно давлению на глубине нескольких десятков километров под поверхностью Марса.

Моделирование также показало — отчасти по аналогии с земными муджиритами — марсианская магма была относительно богата водой. Согласно Столперу и его коллегам, Jake_M, вероятно, родился в результате плавления относительно щелочной и богатой водой марсианской мантии, которая отличалась от источников других известных марсианских базальтов.

Неужели он один такой?

Поскольку марсианская мантия, по многочисленным оценкам, в два раза богаче по содержанию натрия и калия, чем земная, исследователи говорят, что в ретроспективе нет ничего удивительного, если щелочная магма, такая редкая на Земле, распространена на Марсе.

Кроме того, Столпер добавляет, что есть много гипотез о происхождении щелочных магм на Земле, которые похожи на Jake_M. Возможно, наиболее правдоподобным является то, что регионы глубоко в мантии обогащаются щелочью в процессе метасоматоза — когда составы пород изменяют потоки воды и богатые двуокисью углерода жидкости.

«Существование Jake_M может быть доказательство того, что такие процессы происходят и внутри Марса».

Интересно то, что богатые калием осадочные породы, которые были проанализированы в процессе миссии MSL, могут указывать на целую область, обогащенную щелочами в мантии, и она лежит в основе кратера Гейла. Но единичен ли случай Jake_M или же он типичный представитель класса магматических пород региона кратера Гейла? Поиск ответа на этот вопрос будет важной целью для MSL.

Работа Столпера показывает, что внутреннее строение Марса больше похоже на Землю, чем мы думали, а также то, как один камень может помочь в понимании эволюции планеты в целом.

Источник