Dlaczego Mars jest czerwony? Badania wskazują na nowe wyjaśnienie charakterystycznego koloru planety

Badanie pyłu marsjańskiego , łączące dane z misji kosmicznych i laboratoryjne repliki próbek, wskazuje, że uległ on utlenieniu w odległej przeszłości, gdy powszechnie występowała woda w stanie ciekłym.

Marsa można łatwo rozpoznać na nocnym niebie ze względu na jego wyraźny czerwony odcień . Dzięki flocie statków kosmicznych, które badały planetę na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci, wiemy, że ten czerwony kolor jest wynikiem utlenionych minerałów żelaza w pyle. Oznacza to, że żelazo związane ze skałami na Marsie w pewnym momencie reaguje z ciekłą wodą lub z wodą i tlenem w powietrzu, podobnie jak rdza tworzy się na Ziemi.

Przez miliardy lat utleniony materiał (tlenek żelaza) rozbijał się na pył i rozprzestrzeniał po całej planecie pod wpływem wiatrów . Proces ten trwa do dziś.

Tlenki żelaza występują jednak w wielu odmianach, a dokładny skład chemiczny rdzy na Marsie jest przedmiotem zaciętych debat, ponieważ proces jej powstawania odzwierciedla panujące w danym momencie warunki środowiskowe na planecie. Z tym ściśle wiąże się pytanie, czy Mars był kiedykolwiek zamieszkany.

Poprzednie badania tlenku żelaza będącego składnikiem pyłu marsjańskiego, oparte wyłącznie na obserwacjach z sond kosmicznych, nie wykazały żadnych dowodów na obecność w nim wody. Naukowcy doszli zatem do wniosku, że ten konkretny rodzaj tlenku żelaza musi być hematytem, ​​który powstał w warunkach suchej powierzchni w wyniku reakcji z atmosferą Marsa na przestrzeni miliardów lat, po wczesnym, wilgotnym okresie na Marsie.

Jednak nowa analiza danych z obserwacji wykonanych przez sondę kosmiczną, połączona z nowymi technikami laboratoryjnymi, pokazuje, że czerwony kolor Marsa lepiej odzwierciedlają zawierające wodę tlenki żelaza, znane jako ferrihydryt .

Ferrihydryt zazwyczaj tworzy się szybko w obecności zimnej wody, co oznacza, że ​​musiał powstać, gdy na powierzchni Marsa znajdowała się jeszcze woda. Ferrihydryt do dziś zachował swój wodnisty charakter, pomimo że od momentu powstania był mielony i rozsiewany po całej planecie.

„Próbowaliśmy stworzyć replikę pyłu marsjańskiego w laboratorium, używając różnych rodzajów tlenku żelaza. Odkryliśmy, że ferrihydryt zmieszany z bazaltem , skałą wulkaniczną, najlepiej pasuje do minerałów obserwowanych przez sondy kosmiczne na Marsie” — mówi główny autor Adomas Valantinas, postdoktorant na Uniwersytecie Browna, a wcześniej na Uniwersytecie w Bernie w Szwajcarii, gdzie rozpoczął pracę nad danymi z sondy Trace Gas Orbiter (TGO) ESA, w oświadczeniu.

„ Mars nadal jest Czerwoną Planetą. Po prostu nasze zrozumienie, dlaczego Mars jest czerwony, uległo zmianie. Głównym wnioskiem jest to, że ponieważ ferrihydryt mógł powstać tylko wtedy, gdy na powierzchni znajdowała się jeszcze woda, Mars utlenił się wcześniej, niż wcześniej sądziliśmy. Ponadto ferrihydryt pozostaje stabilny w obecnych warunkach na Marsie”.

Inne badania również sugerowały, że ferrihydryt może być obecny w pyle marsjańskim, ale Adomas i jego współpracownicy przedstawili pierwszy kompleksowy dowód dzięki unikalnemu połączeniu danych z misji kosmicznych i nowych eksperymentów laboratoryjnych.

Stworzyli replikę pyłu marsjańskiego przy użyciu zaawansowanej maszyny szlifierskiej, która pozwoliła na uzyskanie realistycznej wielkości ziaren pyłu odpowiadającej 1/100 wielkości ludzkiego włosa. Następnie przeanalizowali próbki, stosując te same techniki, co statki kosmiczne krążące wokół Ziemi, aby dokonać bezpośredniego porównania i ostatecznie wskazać ferrihydryt jako najbardziej odpowiedni materiał.

„Badanie to jest wynikiem uzupełniających się zestawów danych pochodzących z floty międzynarodowych misji badających Marsa z orbity i z powierzchni Ziemi” — mówi Colin Wilson, naukowiec z ESA zajmujący się projektami TGO i Mars Express.

Analiza składu mineralnego pyłu sondy Mars Express pozwoliła wykazać, że nawet obszary planety o dużym zapyleniu zawierają minerały bogate w wodę. Dzięki unikalnej orbicie TGO, która pozwala obserwować ten sam obszar w różnych warunkach oświetleniowych i pod różnymi kątami, zespołowi udało się określić wielkość i skład cząsteczek, co było kluczowe dla odtworzenia prawidłowej wielkości pyłu w laboratorium.

Dane z sondy Mars Reconnaissance Orbiter należącej do NASA oraz pomiary naziemne z łazików Curiosity , Pathfinder i Opportunity również pomogły wykazać obecność ferrihydrytu.

„Z niecierpliwością czekamy na wyniki nadchodzących misji, takich jak łazik Rosalind Franklin ESA i misja NASA-ESA Mars Sample Return, które pozwolą nam dokładniej zbadać, co sprawia, że ​​Mars jest czerwony” – dodaje Colin.

„Niektóre z próbek już zebranych przez łazik Perseverance NASA i oczekujących na powrót na Ziemię zawierają pył; gdy tylko przewieziemy te cenne próbki do laboratorium, będziemy w stanie dokładnie zmierzyć, ile ferrihydrytu znajduje się w pyle i co to oznacza dla naszego zrozumienia historii wody (i możliwości istnienia życia) na Marsie”.