Mars mogła tonąć w deszczu przez miliony lat. Nowe dane z Perseverance

Nowe analizy z łazika Perseverance sugerują, że dawna Mars przypominała bardziej ciepłą, deszczową planetę niż dzisiejszą lodowatą pustynię.

Naukowcy znaleźli na powierzchni Czerwonej Planety skały, które bez udziału długotrwałych opadów deszczu w ogóle nie miałyby prawa tam powstać. W grę wchodzi scenariusz, w którym na Marsie przez miliony lat regularnie lało niczym w tropikalnej porze deszczowej.

Dawny Mars: nie sucha pustynia, a kraina niekończących się opadów

Od lat uczeni spierają się, jaki klimat panował na młodym Marsie. Z jednej strony widzimy wyschnięte koryta rzek, delt i dawne jeziora. Z drugiej – obecny obraz planety to skrajnie suche, zimne środowisko z bardzo cienką atmosferą. Nowe dane przechylają szalę w stronę wersji, w której woda w przeszłości grała rolę pierwszoplanową.

Klucz do tej układanki stanowi minerał kaolinit, dobrze znany z Ziemi. Na naszej planecie powstaje w wyniku długotrwałego działania wody na skały – najczęściej w ciepłym, wilgotnym klimacie, w którym deszcz nie jest rzadkim gościem, lecz stałym elementem krajobrazu.

Przeczytaj również: Michel Platini w roli szefa Marsylii? Odpowiedź nie pozostawia złudzeń

Badane skały na Marsie zawierają tak dużo kaolinitu, że naukowcy mówią wprost: bez nieustannej obecności wody i wieloletnich opadów taki materiał nie miałby szans się utworzyć.

Co dokładnie zobaczył Perseverance w kraterze Jezero?

Łazik Perseverance od 2021 roku bada krater Jezero, miejsce dawnego jeziora zasilanego siecią rzek. Podczas przemieszczania się po dnie tego obszaru łazik natknął się na tysiące jasnawych skał – od drobnych kamyków po spore bloki.

Te niepozorne fragmenty dawnej skorupy Marsa kryją ważną historię. Analizy spektrometrów łazika wykazały w nich wyraźnie podwyższoną zawartość kaolinitu. Co istotne, skały te nie tworzą jednego, dużego odsłonięcia, lecz leżą rozproszone po terenie jak materiał przemieszczony z innego miejsca.

Przeczytaj również: 7 części garderoby, z których złożysz dziesiątki stylowych zestawów

• rozmiar: od kilku centymetrów do wielkich głazów
• barwa: jasna, kremowo-biała na tle czerwonego regolitu
• skład: silnie wzbogacony w kaolinit, typowy minerał ilasty
• lokalizacja: rozrzucone po dnie krateru Jezero

Takie zestawienie cech sprawiło, że zespół naukowy zaczął szukać ziemskich analogii. W badaniach porównano dane z Marsa z kaolinitowymi pokrywami w południowej Kalifornii czy w Republice Południowej Afryki.

Ziemskie tropiki jako wzór dla marsjańskiej przeszłości

Ziemskie złoża kaolinitu, z którymi zestawiono sygnały z Perseverance, powstają tam, gdzie skały przez długie okresy „macerują się” w obecności wody. Klimat musi być ciepły, z częstymi opadami i niewielkimi wahaniami temperatury.

Przeczytaj również: Fizycy z CERN namierzyli niezwykłą cząstkę cztery razy cięższą od protonu

Chemiczne „podpisy” marsjańskich próbek niemal pokrywają się z tymi, które znamy z wilgotnych regionów Ziemi – to mocny argument za długimi, intensywnymi opadami na dawnej Mars.

Proces tworzenia się kaolinitu wymaga czasu. Nie tygodni ani lat, lecz całych epok geologicznych, w trakcie których deszcz cierpliwie wypłukuje z pierwotnych skał część składników chemicznych. Z tego powodu badacze mówią o działaniu wody nie przez setki tysięcy, ale nawet miliony lat.

Miliony lat nieustannej „marsjańskiej pory deszczowej”

Z modelowania wynika, że tak wysoki udział kaolinitu mógł powstać tylko przy założeniu bardzo długotrwałego cyklu hydrologicznego. Mars musiał mieć wtedy gęstszą atmosferę, wyższe temperatury i sprawnie działający obieg wody: parowanie, kondensację, chmury i deszcz wracający na powierzchnię.

Czy w takim środowisku mogło się pojawić życie?

Jeśli przyjąć, że Mars przez miliony lat miał ciepły, mokry klimat, to automatycznie rosną szanse na to, że istniały tam warunki sprzyjające prostym formom życia. Woda w stanie ciekłym, stabilna przez długi czas, jest jednym z głównych składników potrzebnych do procesów biologicznych.

Kaolinit i inne minerały ilaste mogą wręcz pomagać w powstawaniu złożonych cząsteczek organicznych. Na Ziemi gliny często działają jak naturalne „laboratoria”, w których łatwiej zachodzą reakcje prowadzące do powstawania coraz bardziej złożonych struktur chemicznych.

Jeżeli na Marsie faktycznie panował stabilny, wilgotny klimat, to z punktu widzenia astrobiologii mamy do czynienia z jednym z najbardziej obiecujących okresów w dziejach tej planety.

Perseverance od początku misji szuka sygnałów dawnego życia w skałach osadowych. Teraz okazuje się, że niektóre z nich powstały w jeszcze bardziej „przyjaznym” środowisku, niż wcześniej sądzono – właśnie dzięki długoletnim opadom.

Zagadkowe pochodzenie marsjańskich skał z kaolinitem

Nie wszystko pasuje jednak do układanki. Największą zagwozdką pozostaje pochodzenie samych skał. W bezpośrednim otoczeniu Perseverance nie widać wyraźnych wychodni, z których materiał mógłby się oderwać i przemieścić na krótkim dystansie.

Naukowcy biorą pod uwagę dwie główne możliwości:

• przeniesienie materiału przez dawne rzeki lub potoki płynące z wyżej położonych terenów,
• wyrzucenie skał na duże odległości w wyniku uderzeń meteorytów, które rozbiły starsze formacje i rozsiały je po okolicy.

Każda z tych wersji niesie inne wnioski o skali dawnych procesów. Jeśli skały przeniosły rzeki, znaczy to, że sieć hydrologiczna Marsa była bardzo rozbudowana. Jeśli zawdzięczamy je uderzeniom z kosmosu, to część dawnej, „mokrej” skorupy mogła zostać rozsiana po dużym obszarze planety.

Co wnosi najnowsza publikacja i co dalej zrobi Perseverance?

Rezultaty analiz trafiły do prestiżowego czasopisma naukowego zajmującego się procesami zachodzącymi na Ziemi i planetach skalistych. Artykuł opiera się na bezpośrednich pomiarach wykonanych na powierzchni Marsa, a nie na danych z orbiterów, które dotąd dominowały w badaniach klimatu tej planety.

Ta zmiana perspektywy ma duże znaczenie. Instrumenty na orbicie widzą przede wszystkim górną warstwę regolitu w skali całych setek kilometrów. Łazik analizuje konkretne głazy i ziarna skał z odległości kilku centymetrów, a więc łapie znacznie subtelniejsze sygnały chemiczne.

W kolejnych etapach misji zespół planuje zaplanować przejazdy tak, by zbliżyć się do potencjalnych źródeł kaolinitowych skał. Ważnym krokiem ma być też selekcja najciekawszych próbek do ewentualnego przywiezienia na Ziemię w przyszłych misjach typu Mars Sample Return.

Dlaczego kaolinit staje się gwiazdą badań Marsa?

Dla geologów kaolinit jest jak podpis natury świadczący o długiej obecności wody. Powstaje, gdy deszcz oraz woda w gruncie przez tysiące lub miliony lat wypłukują z pierwotnych skał łatwiej rozpuszczalne elementy, pozostawiając produkty uboczne wietrzenia o innej strukturze.

Na Ziemi takie minerały tworzą np. glinki wykorzystywane w kosmetyce czy ceramice. Na Marsie pełnią inną rolę – są zapisem klimatu z czasów, kiedy planeta miała szansę rozwijać się inaczej, być może bardziej „ziemsko”. Każda nowa lokalizacja z kaolinitem działa jak kolejna kartka z dawnego dziennika pogody zapisanej w skale.

Nowe wyniki pokazują też, jak bardzo zmieniło się podejście do badań Czerwonej Planety. Jeszcze niedawno naukowcy zastanawiali się, czy na powierzchni w ogóle kiedykolwiek dłużej utrzymywała się woda. Teraz coraz częściej pada pytanie: jak długo trwał okres, gdy po Marsie padał deszcz, ile było tam jezior, rzek i jak bardzo ta epoka przygotowała grunt pod możliwe procesy biologiczne.

Dla przyszłych misji załogowych taka wiedza ma dodatkowy wymiar praktyczny. Zrozumienie, gdzie kiedyś krążyła woda, ułatwi szukanie złóż lodu pod powierzchnią, które mogą stać się cennym zasobem dla astronautów – zarówno jako woda pitna, jak i źródło tlenu oraz paliwa rakietowego. Mars przestaje jawić się jako martwa, statyczna kula skał, a zaczyna wyglądać jak planeta, która przeszła długą, burzliwą drogę klimatycznej ewolucji.