Исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, показало, что загадочная геологическая зона «Margin Unit» (Краевая единица) на дне кратера Езеро на Марсе хранит сложную историю, связанную с древними озёрами, подземными водами и нагретыми жидкостями, которые двигались под поверхностью планеты. К таким выводам пришли учёные после анализа данных, собранных марсоходом NASA Perseverance (Настойчивость). Работа расширяет представления о том, как вода взаимодействовала с марсианской корой в древности.
В сентябре 2023 года ровер добрался до внутреннего края кратера Езеро, где специалисты рассчитывали найти осадочные породы. Эта область примыкает к ложу древнего озера, и там, по предположениям, за тысячи лет могли накопиться слои песка. На Земле осадочные породы из глины и ила особенно хорошо сохраняют следы микробной жизни. Дополнительный интерес вызывали мощные карбонатные сигнатуры, которые орбитальные аппараты фиксировали сверху: на нашей планете карбонаты часто образуются в мелких озёрах и океанах, в том числе в средах, пригодных для жизни. Однако вместо осадочных пород марсоход наткнулся на магматические.
Магматические породы возникают из магмы в глубинах планеты или при вулканической активности на поверхности. Кристаллы внутри них хранят информацию об условиях формирования, поэтому такие породы дают особенно детальную летопись древних геологических событий. В кратере Езеро они содержали неожиданно богатые свидетельства присутствия воды в ранней истории Марса. Учёные обнаружили признаки того, что породы контактировали с водой как минимум трижды, и каждый эпизод по-своему менял их химический состав и внешний вид.
Значительная часть данных была получена с помощью прибора SuperCam, установленного на мачте Perseverance. Этот инструмент определяет минералы по отражённому свету, а также может выстрелить лазером по выбранной цели с расстояния до 6,5 метра. Луч на короткое время превращает небольшой участок породы в плазму, и по её спектру учёные устанавливают химический состав образца. Таким способом марсоход изучил более 185 точек коренных пород в пределах Краевой единицы. «До прибытия в Краевую единицу главная гипотеза, основанная на орбитальных наблюдениях, состояла в том, что карбонат, видимый из космоса, образовался при взаимодействии с озером, существовавшим в кратере Езеро, — заявила руководитель исследования Кэндис Бедфорд из Университета Пердью в Уэст-Лафейетте (штат Индиана). — Но теперь мы знаем, что это место стало своего рода перекрёстком водных систем. Результаты важны, поскольку Езеро расположен внутри одного из крупнейших выходов карбоната на Марсе, так что полученные знания выходят далеко за пределы этого кратера».
Марсоход обследовал Краевую единицу на протяжении примерно 265 метров по высоте. На более высоких отметках он встретил грубые кристаллические породы с минералом оливином, почти не имеющие следов контакта с водой. Оливин содержит магний и железо, и исследователи заключили, что эта часть зоны образовалась из магматического тела на глубине. Магма остывала медленно, поэтому зёрна минералов успели вырасти относительно крупными, а на поверхность породы вышли позже, после эрозии вышележащих слоёв. Ниже по склону, ближе к древнему озерному дну, картина менялась: зёрна оливина оказались раздробленными, а между ними появился кремнезём — признак того, что вода изменила исходную породу. Карбонат и кремнезём особенно интересны для поиска следов древней жизни: на Земле реакции воды с оливином высвобождают водород, который некоторые микробы используют как источник энергии, а также порождают минералы, способные сохранять следы микроорганизмов.
Учёные смогли восстановить последовательность воздействия воды на Краевую единицу, хотя точное время каждого эпизода пока определить не удалось. Первый этап был связан с подземными водами, богатыми углекислым газом: они реагировали с оливином и образовывали карбонат в трещинах породы на нижних отметках. По мере эрозии мягкая порода вокруг разрушалась, а твёрдые заполненные карбонатом трещины оставались, формируя приподнятые гребни, которые Perseverance наблюдает сегодня. Второй эпизод, вероятно, связан с озером, некогда заполнявшим Езеро. «Некоторые породы Краевой единицы также содержат кремнезём, — отметила соавтор работы Элени Раванис, планетолог из Гавайского университета в Маноа. — Превращение оливина в карбонат может оставлять кремнезём, и мы видим больше такого кремнезёма в породах, которые находились ниже уровня воды». Третий, более поздний эпизод оставил в одном месте восточной части зоны минеральные жилы толщиной около 25 сантиметров с сульфатом кальция и флюоритом. Флюорит служит важной подсказкой: на Земле он обычно образуется при циркуляции горячей воды через вулканические породы, а значит, нагретые подземные воды проходили через этот участок кратера уже после того, как более ранние процессы изменили породы.
В целом наблюдения показывают, что на Краевую единицу влияли несколько разных водных систем, а не единственное древнее озеро. «Если я чему-то и научилась за 10 лет работы с марсианскими роверами, так это тому, что Марс постоянно преподносит сюрпризы, — сказала Бедфорд. — Очень редко всё оказывается таким, как мы ожидаем по орбитальным данным. Надеюсь, эта работа поможет изменить взгляд учёных на историю воды в кратере Езеро и на всём Марсе. В конечном счёте я надеюсь, что она поможет планетологам восстановить меняющийся климат и обитаемость раннего Марса».