Дослідження поверхні та атмосфери Марса розкрило деякі давні таємниці. Завдяки зусиллям Цікавість Ровер та інші місії, вченим зараз відомо про те, що колись на Марс текла вода і що на планеті була щільніша атмосфера. Вони також змогли зрозуміти, яка механіка призвела до виснаження цієї атмосфери, що перетворило її в холодне сухе середовище, яке ми бачимо там сьогодні.
У той же час це призвело до досить інтригуючого парадоксу. По суті, вважається, що Марс мав теплу, проточну воду на своїй поверхні в той час, коли Сонце було на третину тепліше, як сьогодні. Це вимагало б, щоб в марсіанській атмосфері було достатньо вуглекислого газу, щоб зберегти його поверхню достатньо теплою. Але, виходячи з останніх висновків роверів Curiosity, це, мабуть, не так.
Ці результати були частиною аналізу даних, отриманих інструментом рентгенівської дифракції хімії та мінералогії Curiosity (CheMin), який був використаний для вивчення вмісту мінералів у зразках свердла в кратері Гале. Результати цього аналізу були нещодавно опубліковані в Праці Національної академії наук, де дослідницька група вказала, що жодних слідів карбонатів не знайдено в жодних зразках, взятих із давнього русла озера.
Щоб розбити його, свідчать дані, зібрані Цікавість (і вбивство інших роверів, ландшафтів і орбітантів) змусило вчених зробити висновок, що приблизно на 3,5 мільярда років тому на поверхні Марса були озера та течії річок. Вони також визначилися завдяки багатьом зразкам, взятим у Цікавість оскільки він висадився в кратері Гале в 2011 році, що ця геологічна особливість колись була озерним руслом, яке поступово заповнювалося осадовими відкладами.
Однак, щоб Марс був досить теплим, щоб існувала рідка вода, його атмосфера повинна була б містити певну кількість вуглекислого газу - забезпечуючи достатній парниковий ефект, щоб компенсувати зменшене тепло Сонця. Оскільки зразки гірських порід у кратері Гале виступають геологічним записом, за яких умов були мільярди років тому, вони, безумовно, містили б багато карбонатних мінералів, якби це було.
Карбонати - це мінерали, що утворюються внаслідок поєднання вуглекислого газу з позитивно зарядженими іонами (як магній та залізо) у воді. Оскільки в зразках марсіанських гірських порід ці іони були хорошими, і наступний аналіз показав, що умови ніколи не стали кислими до того, що карбонати розчинилися б, немає очевидних причин, чому вони не з'являться .
Разом зі своєю командою Томас Брісто - головний дослідник інструменту CheMin з питань допитливості - підрахував, якою необхідною буде мінімальна кількість атмосферного вуглекислого газу, і як це вказувало б на рівні карбонату, знайденого в марсіанських скелях сьогодні. Потім вони сортували дані, що стосуються років даних інструменту CheMin, щоб побачити, чи є ознаки цих корисних копалин.
Але, як він пояснив у недавньому прес-релізі NASA, результати просто не піддаються обліку:
"Нас особливо вразило відсутність карбонатних мінералів у осадовій породі, яку дослідив ровер. Було б дуже важко дістати рідку воду, навіть якщо в атмосфері було в сто разів більше вуглекислого газу, ніж те, про що нам говорять мінеральні дані.
Врешті-решт, Брістов та його команда не змогли знайти навіть слідів кількості карбонатів у зразках гірських порід, які вони аналізували. Навіть якби в атмосфері, коли в кратері Гале існувало озеро, було декілька десятків мілібарів вуглекислого газу, воно створило б достатню кількість карбонатів для CheMin Curiosity. Ця остання знахідка додає парадоксу, який протягом багатьох років мучить дослідників Марса.
В основному, дослідники відзначили, що існує серйозна розбіжність між тим, які особливості поверхні свідчать про минуле Марса, і тим, що мають сказати хімічні та геологічні дані. Мало того, що є багато доказів того, що в минулому планета мала щільнішу атмосферу, більш ніж чотири десятиліття орбітальних зображень (і багаторічні дані на поверхню) дали багато геоморфологічних доказів того, що Марс колись мав поверхневі води та активний гідрологічний цикл.
Однак вчені досі намагаються створити моделі, які показують, як марсіанський клімат міг підтримувати типи умов, необхідних для цього. Єдиною успішною моделлю на даний момент була та модель, в якій атмосфера містила значну кількість СО2 та водню. На жаль, пояснення, як можна створити та підтримувати цю атмосферу, залишається невловимим.
Крім того, геологічні та хімічні дані для такої атмосфери, що існували мільярди років тому, також не вистачали. У минулому опитування орбітаторів не змогли знайти доказів карбонатних мінералів на поверхні Марса. Сподівалося, що поверхневі місії, як і допитливість, зможуть вирішити це шляхом взяття проб ґрунту та буріння там, де, як відомо, існувала вода.
Але, як пояснив Брістов, дослідження його команди фактично закрило двері щодо цього:
«Таємницею було, чому з орбіти не було помічено багато карбонатів. Ви можете вийти із суєти, сказавши, що карбонати все ще можуть бути там, але ми просто не можемо побачити їх з орбіти, оскільки вони вкриті пилом, або закопані, або ми не шукаємо потрібного місця. Результати цікавості доводять парадокс до уваги. Це перший раз, коли ми перевіряємо наявність карбонатів на землі в скелі, яку ми знаємо, що утворюється з опадів, осаджених під водою. "
Існує кілька можливих пояснень цього парадоксу. З одного боку, деякі вчені стверджували, що озеро Крейтер Гейт, можливо, не було відкритим водоймою і, можливо, було вкрите льодом, який був достатньо тонким, щоб все ж можна було потрапити в осад. Проблема з цим поясненням полягає в що якби це було правдою, то залишилися б помітні вказівки - які включали б глибокі тріщини в м'якій осадовій скелі озера.
Але оскільки цих ознак не знайдено, вченим залишаються два рядки доказів, які не збігаються. Як розповів Ешвін Васавада, науковий співробітник проекту Curiosity:
"Прохід цікавості через потоки, дельти та сотні вертикальних ніг грязі, осідаючих у стародавніх озерах, вимагає створення енергійної гідрологічної системи, що постачає воду та осад для створення гірських порід, які ми знаходимо. Вуглекислий газ, змішаний з іншими газами, такими як водень, був провідним кандидатом для впливу на потепління, необхідний для такої системи. Цей дивний результат, здавалося б, виводить його з ладу ».
На щастя, недоліки в науці - це те, що дозволяє розвивати нові і кращі теорії. І в міру продовження дослідження поверхні Марсія - що отримає користь від прибуття до ExoMars і Марс 2020 місій у найближчі роки - ми можемо очікувати появи додаткових доказів. Сподіваємось, це допоможе вказати шлях до вирішення цього парадоксу і не ускладнить наші теорії ще більше!
