Mars byl na začátku své historie zasažen mnoha protoplanetami, jejichž vznik trval déle, než se dříve myslelo.
Na Zemi je asi 61 000 meteoritů, nebo alespoň tolik jich bylo nalezeno. Z toho asi 200 z nich je velmi zvláštních: pocházejí z Marsu. A těchto 200 meteoritů bylo důležitým vodítkem k tomu, jak Mars vznikl v rané Sluneční soustavě.
Víme, že Mars byl v minulosti velmi odlišným místem. Nejstarší povrchy Marsu vykazují známky vody, sopečné aktivity a dopadu planetesimál, které jsou definovány jako protoplanety až do průměru asi 1930 km (1200 mil). Ale mnoho vodítek ke vzniku Marsu je vymazáno během miliard let, s výjimkou meteoritů.
Některé dopady na Mars byly dostatečně silné, aby vyvrhly meteory do vesmíru, a některé z těchto meteorů zasáhly Zemi jako meteority. Ty meteority obsahují velké variace prvků jako wolfram a platina. Wolfram a platina mají afinitu k železu a během raných, roztavených dnů Marsu by wolfram a platina klesly do jádra planety spolu se železem.
Raný Mars byl velmi odlišným místem s těžkou sopečnou činností, oceány a atmosférou. Ale je toho hodně, co o jeho historii a vzniku nevíme. Tento obrázek ukazuje, jak by raný oceán známý jako Arábie (vlevo, modrý) vypadal takto, když se zformoval před 4 miliardami let na Marsu, zatímco oceán Deuteronilus, starý asi 3,6 miliardy let, měl menší pobřeží. Kredit: Robert Citron/UC Berkeley
Takže marťanské meteority, které jsme našli na Zemi, jsou vzorkem marťanské kůry v počáteční době dopadu. Vzhledem k tomu, že wolfram a platina nebyly přítomny v kůře v době nárazu, protože se potopily do jádra, musely pocházet odjinud. Nová studie říká, že wolfram a platina v meteoritech pocházejí z kůry planetesimál, které zasáhly Mars, a nepocházely z původní kůry Marsu. Místo toho se Mars zformoval déle, než se myslelo, a během té doby na Mars narazily planetesimály a vytvořily kůru, kterou odebraly meteority.
Studie se jmenuje „Složení heterogenní marťanský plášť v důsledku pozdního narůstání“. Hlavní autorkou je Simone Marchi z Southwest Research Institute (SwRI). Článek je publikován v časopise Science Advances.
Pokud planetesimály uložily svůj wolfram a platinu na povrch Marsu, znamená to, že tyto planetesimály zasáhly Mars později ve své historii, poté, co planeta vychladla a primární jádro se již vytvořilo. V širším smyslu to znamená, že vznik Marsu trval déle, než se původně předpokládalo. Izotopové poměry v meteorech z radioaktivního rozpadu v kůře posilují myšlenku, že vznik Marsu trval déle.
Dříve důkazy vypadaly, že Mars vznikl asi za 2 až 4 miliony let. Ale tento závěr byl silně založen na marťanských meteoritech a jejich poměru izotopů wolframu. Tato nová studie naznačuje, že omezený počet těchto meteoritů dostupných pro studium zkreslil výsledek.
Tento marťanský meteorit má přezdívku „Black Beauty“ a byl nalezen v severozápadní Africe. Obrazový kredit: NASA – http://www.nasa.gov/images/content/716969main_black_beauty_full.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23571238
'Věděli jsme, že Mars obdržel prvky jako platina a zlato z raných velkých kolizí.' Abychom tento proces prozkoumali, provedli jsme hydrodynamické simulace dopadu vyhlazených částic,“ řekla Dr. Simone Marchiová ze SwRI, hlavní autorka článku Science Advances popisující tyto výsledky. „Na základě našeho modelu rané srážky vytvářejí heterogenní marťanský plášť podobný mramorovému koláči. Tyto výsledky naznačují, že převládající názor na formování Marsu může být zkreslen omezeným počtem meteoritů dostupných pro studium.
Poměry izotopů wolframu v meteoritech vedly k závěru, že Mars vznikl asi za 2 až 4 miliony let. Ale srážky s planetesimálami s jejich vlastní kůrou mohly změnit rovnováhu poměru wolframu v kůře Marsu, a to by naznačovalo, že vznik Marsu trvalo až 20 milionů let. A to ukazuje model týmu.
'Srážky projektilů dostatečně velkých na to, aby měly svá vlastní jádra a pláště, by mohly vést k heterogenní směsi těchto materiálů v raném plášti Marsu,' řekl spoluautor Dr. Robin Canup, asistent viceprezidenta SwRI's Space Science and Engineering Division. 'To může vést k odlišným interpretacím načasování formování Marsu, než k těm, které předpokládají, že všechny projektily jsou malé a homogenní.'
Tým provedl ve vysokém rozlišení simulace vyhlazených částic velkého, diferencovaného projektilu, který zasáhl raný Mars poté, co se vytvořilo jeho jádro a plášť. Jádro střely a částice pláště jsou označeny hnědými a zelenými koulemi, které ukazují místní koncentrace materiálů střely asimilovaných do marťanského pláště. Image Credit: Southwest Research Institute.
Jedním z problémů marťanských meteoritů je, že nevíme, odkud přesně na Marsu pocházejí, a nevíme, zda jsou reprezentativním vzorkem celé kůry, nebo zda pocházejí pouze z několika umístění. S pouhými asi 200 je nepravděpodobné, že by šlo o různorodý vzorek. Ve skutečnosti je pravděpodobnější, že všechny marťanské meteority pocházejí z relativně malého počtu dopadů.
Tato nová studie ukazuje, že různá místa na marťanské kůře mohla přijímat různé koncentrace materiálů z různých velkých projektilů. To znamená různé koncentrace prvků milujících železo.
Potíže s pochopením Marsu jsou způsobeny nedostatkem vzorků. Marťanské meteority, přestože jsou přesvědčivé a vědecky zajímavé, nejsou reprezentativním vzorkem. Budoucí mise na Mars snad vrátí více vzorků ke studiu. S těmi v rukou budou vědci schopni získat lepší představu o tom, jak proměnlivé horniny milující železo jsou v současné době v marťanské kůře.
To nám zase pomůže pochopit historii formování planety.
'Abychom Marsu plně porozuměli, musíme porozumět roli, kterou v jeho vývoji a složení sehrály nejranější a energeticky nejsilnější srážky,' uzavřel Marchi.
Více:
- Tisková zpráva: MODELY SwRI NAPOVÍDAJÍ, ŽE VZNIK MARSU V DELŠÍM ČASOVÉM MĚŘÍtku
- Výzkumný papír: Kompozičně heterogenní marťanský plášť v důsledku pozdní akrece
- Vesmír dnes: Planeta Mars, od pólu k pólu