Новое исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, показало, что загадочная «пограничная зона» кратера Езеро на Марсе хранит гораздо более сложную историю взаимодействия с водой, чем предполагали учёные. Речь идёт о древних озёрах, подземных водах и более поздней гидротермальной активности. К таким выводам пришли специалисты после анализа данных, собранных марсоходом NASA Perseverance.
Когда в сентябре 2023 года ровер достиг внутреннего края кратера Езеро, исследователи рассчитывали найти осадочные породы, которые должны были сформироваться вдоль древней береговой линии марсианского озера. Такие породы образуются при накоплении слоёв материала на протяжении длительного времени. На Земле осадочные породы из глины и ила особенно ценны, поскольку способны сохранять следы древней микробной жизни. Учёные также проявляли интерес к этому району из-за сильных сигналов карбонатных минералов, зафиксированных орбитальными аппаратами. На нашей планете карбонаты часто формируются в мелких озёрах и океанах, в том числе в средах, пригодных для жизни.
Однако вместо ожидаемых осадочных отложений Perseverance обнаружил магматические породы. Они образуются при остывании магмы под землёй или затвердевании вулканического материала на поверхности. Минералы внутри таких пород сохраняют информацию об условиях их формирования, что делает их исключительно ценным геологическим архивом. В пограничной зоне эти породы рассказали о неожиданно сложной истории: признаки указывают на то, что они взаимодействовали с водой как минимум трижды, и каждый эпизод по-разному менял их химический состав и внешний вид.
Значительная часть данных была получена с помощью прибора SuperCam, установленного на мачте ровера. Этот инструмент определяет минеральный состав геологических объектов, анализируя отражённый свет. Когда учёные миссии выбирают перспективную цель, SuperCam может выстрелить лазером с расстояния до 6,5 метра. Лазер создаёт небольшой всплеск плазмы, спектр которой раскрывает химический состав породы. С помощью этой методики Perseverance изучил более 185 целей в коренной породе по всей пограничной зоне. «До прибытия в пограничную зону основная гипотеза, основанная на орбитальных наблюдениях, заключалась в том, что карбонат, видимый с орбиты, образовался при взаимодействии с озером, существовавшим в кратере Езеро, — сказала Кэндис Бедфорд, научный сотрудник Университета Пердью в Уэст-Лафейетте (штат Индиана) и ведущий автор исследования. — Но теперь мы знаем, что это место стало своего рода перекрёстком водных систем. Результаты важны, потому что кратер Езеро расположен внутри одного из крупнейших выходов карбонатов на Марсе, так что полученные здесь знания выходят далеко за пределы этого кратера».
Perseverance обследовал пограничную зону на протяжении примерно 265 метров по высоте. В верхней части района ровер встретил крупнозернистую кристаллическую породу, богатую оливином. Эти породы почти не несли следов воздействия воды. Оливин содержит магний и железо. Исследователи пришли к выводу, что богатая оливином толща изначально сформировалась внутри магматического очага глубоко под поверхностью Марса. Магма остывала достаточно медленно, чтобы образовались крупные минеральные зёрна. Значительно позже эрозия удалила вышележащий материал и обнажила породу на поверхности. Иная картина наблюдалась ниже по пограничной зоне, ближе к древнему ложу озера. Там оливин выглядит сильно изменённым: его зёрна fractured (трещиноватые), а пространство между ними заполнено кремнезёмом. Карбонат и кремнезём особенно интересны учёным, ищущим признаки древней обитаемости. На Земле при реакции воды с оливином может выделяться водород, который некоторые микробы используют как источник энергии. Те же реакции способны создавать карбонат и кремнезём — минералы, сохраняющие следы прошлой микробной активности.
Исследователи могут восстановить порядок, в котором вода изменяла пограничную зону, хотя точное время каждого эпизода пока определить не удаётся. Первый известный эпизод был связан с подземными водами, богатыми углекислым газом. Проходя через породу, эта вода реагировала с оливином и образовывала карбонат внутри трещин на нижних уровнях. Со временем эрозия удалила часть более мягкого окружающего материала, и более твёрдые трещины, заполненные карбонатом, остались в виде гребней. Второй период водной активности, возможно, был связан с древним озером, некогда заполнявшим кратер Езеро. «Некоторые породы пограничной зоны также содержат кремнезём, — сказала Элени Раванис, планетолог Гавайского университета в Маноа и соавтор исследования. — Превращение оливина в карбонат может оставлять кремнезём, и мы видим больше такого кремнезёма в породах, которые находились ниже уровня воды». Третий, более поздний эпизод, по-видимому, был связан с нагретой водой, двигавшейся под землёй. В одном месте восточной части пограничной зоны Perseverance обнаружил минеральные жилы толщиной около 25 сантиметров. Эти жилы содержат минералы, включая сульфат кальция и флюорит. Наличие флюорита даёт важную подсказку об условиях их образования. Флюорит обычно формируется при циркуляции горячей воды через вулканические породы, что указывает на более поздний период нагретой подземной водной активности в кратере Езеро после ранних взаимодействий с грунтовыми водами и озером.
В совокупности наблюдения показывают, что пограничная зона формировалась не в условиях одного озёрного водоёма. Вместо этого она стала местом встречи нескольких различных водных систем, которые изменяли одни и те же породы на разных этапах истории Марса. «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 ожидали 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».