Mars je často označován jako „Dvojče Země“ kvůli podobnosti obou planet. Ve skutečnosti je Mars hodnocen jako druhá nejobyvatelnější planeta ve sluneční soustavě hned za Zemí. A přesto probíhající studie odhalily, že najednou měly naše dvě planety ještě více společného. Nedávná studie ve skutečnosti ukázala, že kdysi kráter Gale zažíval podmínky podobné těm, které dnes zažívá Island.
Od roku 2012 jeZvědavostrover zkoumá kráter Gale, aby zjistil, jaké tam byly podmínky zhruba před 3 miliardami let (když byl Mars teplejší a vlhčí). Po porovnání důkazů shromážděnýchZvědavostk místům na Zemi, tým z Rice University dospěl k závěru, že islandský čedičový terén a chladné teploty jsou nejbližší analogický terén starověkého Marsu.
Studii vedl postdoktorandský absolvent Michael Thorpe , vědecký pracovník Mars Sample Return s Johnsonovým vesmírným střediskem NASA (JSC). Připojil se k němu prof. Kirsten Siebachová z Rice University (a člen vědeckých a operačních týmů pro MarsVytrvalostaZvědavostrovery) Prof. Joel Hurowitz docent geologie na Stony Brook University a vědecký pracovník v laboratoři Jet Propulsion Laboratory NASA.
Snímek typu Curiosity zobrazující sedimentární horninu v kráteru Gale, která pravděpodobně vznikla před více než 3 miliardami let. Kredit: NASA
Pro svou studii tým zkoumal data shromážděná společnostíZvědavostod přistání v kráteru Gale v roce 2012, který poskytuje pohled na chemické a fyzikální stavy sedimentárních usazenin, které se vytvořily v přítomnosti vody. Porovnáním chemie těchto vzorků mudstone s podobnými formacemi na Zemi byli schopni rekonstruovat, jaké byly podmínky proti proudu kráteru, kde probíhala eroze sedimentu.
I když je dobře známo, že kráter kdysi obsahoval stojící jezero, klimatické podmínky, které vedly k jeho vzniku, jsou stále předmětem odborných debat. Zatímco někteří teoretizují, že Mars byl teplý a vlhký zhruba před 3 miliardami let (a řeky a jezera byly běžné), jiní si myslí, že byl studený a suchý a že ledovce a sníh byly běžné.
Po prozkoumání důkazů Thorpe a jeho tým zjistili, že teplota hrála největší roli v tom, jak se bahnitý kámen tvořil ze sedimentu usazeného starověkými potoky a zvětralého klimatem. Jak Thorpe vysvětlil na Rice University tisková zpráva :
„Sedimentární horniny v kráteru Gale místo toho popisují klima, které pravděpodobně spadá mezi tyto dva scénáře. Starověké klima bylo pravděpodobně mrazivé, ale také se zdá, že podporovalo kapalnou vodu v jezerech po dlouhou dobu.
„Na Zemi odvádí záznam sedimentární horniny fantastickou práci, dozrává v průběhu času pomocí chemického zvětrávání. Na Marsu však vidíme velmi mladé minerály v bahenních kamenech, které jsou starší než jakékoli sedimentární horniny na Zemi, což naznačuje, že zvětrávání bylo omezené.“
Umělecké ztvárnění toho, jak mohlo „jezero“ v kráteru Gale na Marsu vypadat před miliony let. Kredit a autorská práva: Kevin Gill
Pro srovnání provedl tým přímé studie čedičových útvarů nalezených na Islandu a Idahu a konzultoval studie podobných sedimentů z řady podnebí po celém světě – od Antarktidy po Havaj – kde je známo, že se podmínky značně liší. Poté provedli srovnávací analýzu pomocí standardního geologického nástroje známého jako chemický index změny (INC).
Tato metoda umožňuje geologům odvodit minulé klimatické podmínky z chemického a fyzikálního zvětrávání vzorku. Nakonec usoudili, že islandský čedičový terén a chladné počasí se nejlépe hodí pro dno kráteru Gale a Mount Sharp. Podobnost mezi formacemi starými přes 3 miliardy let na Marsu a sedimenty nalezenými v řekách a jezerech v dnešní islandštině byla pro tým vlastně překvapivá.
Podobnost je ve skutečnosti možná pouze proto, že horniny na Marsu byly od doby před 3 miliardami let tak málo zvětrávány (a jsou proto tak dobře zachovány). Řekl Siebach , který bude provozovatelem proVytrvalostrover po přistání v únoru:
'Země nám v této studii poskytla vynikající laboratoř, kde jsme mohli využít řadu míst k pozorování účinků různých klimatických proměnných na zvětrávání a průměrná roční teplota měla nejsilnější vliv na typy hornin v kráteru Gale.' Rozsah podnebí na Zemi nám umožnil kalibrovat náš teploměr pro měření teploty na starověkém Marsu.
„Jak voda protéká horninami, aby je erodovala a zvětrávala, rozpouští nejrozpustnější chemické složky minerálů, které tvoří horniny. Na Marsu jsme viděli, že jen malý zlomek prvků, které se rozpouštějí nejrychleji, se ztratil z bahna ve srovnání se sopečnými horninami, i když bahno má nejmenší zrnitost a je obvykle nejvíce zvětralé.
Usazená rovina na Islandu napájená řekou se podobá tomu, co mohlo napájet kráter Gale na Marsu před více než 3 miliardami let. Kredit: Michael Thorpe
Tyto výsledky omezují průměrnou roční změnu teploty na Marsu, když byl kráter Gale ještě domovem jezera. Kdyby bylo tepleji, bylo by odplaveno více ve vodě rozpustných prvků v sedimentárních usazeninách. To je v příkrém rozporu s podmínkami v dnešním kráteru Gale, kde Curiosity zaznamenala teploty, které se v průběhu marťanského roku (687 pozemských dnů) pohybovaly od ?90 do 0 °C (?130 až 32 °F).
Výsledky také naznačují, že klima se v průběhu času změnilo, protože fluviální procesy (tekoucí voda) pokračovaly v ukládání sedimentů v kráteru – přecházely z podmínek podobných Antarktidě do podmínek spíše islandských. Zatímco tato studie se zaměřila na ložiska mudstone v nejnižší a nejstarší části kráteru, jiné studie, které se zabývaly jinými oblastmi, ukázaly podobné výsledky.
Stručně řečeno, všechny tyto studie naznačují, že marťanské klima pravděpodobně kolísalo a časem se stávalo sušším. Paralelně, říká Siebach , klimatická změna ( zejména na Islandu ), se může posunout tam, kde se nacházejí nejlepší místa na Zemi pro studium minulých a současných podmínek na Marsu:
'Tato studie představuje jeden způsob, jak tento trend interpretovat kvantitativněji, ve srovnání s klimaty a prostředími, které dnes na Zemi dobře známe.' Podobné techniky by mohla Perseverance použít k pochopení starověkého klimatu kolem místa přistání na Kráterové jezero .'
Orbitální snímek kráteru Jezero zobrazující jeho fosilní říční deltu. Poděkování: NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/BROWN UNIVERSITY
Tento výzkum byl umožněn díky poskytnuté podpoře Fungování sluneční soustavy NASA program – který udělil postdoktorské stipendium NASA Thorpeovi – a cenu Davida E. Kinga Field Work Award vydanou Stony Brook University. Studie, „Zdroj potopit pozemské analogy pro paleoprostředí kráteru Gale na Marsu ,“ nedávno se objevil vPlanety JGR, časopis vedený Americkou geologickou unií (AGU).
Další čtení: Rice University , Planety JGR