Kryształy zdradzają, że na Marsie woda została dłużej, niż ktokolwiek przypuszczał

„Odkryliśmy, że ciepłe i wilgotne warunki utrzymywały się przez długi czas w zakopanych skałach, mimo że klimat Marsa stawał się coraz chłodniejszy” – wskazuje Tanya Peretyazhko, planetolog z NASA Johnson Space Center. To wnioski z badań opublikowanych w Science, które opierają się na drobiazgowej analizie minerałów. Paradoks? Powierzchnia Czerwonej Planety od dawna była zimną pustynią, ale głęboko pod ziemią mogły kryć się oazy potencjalnie przyjazne mikroorganizmom.

Hematytowa pułapka na czas

→ Czytaj też: Chleb zdradzi obcą cywilizację? Nowa teoria astrobiologów

Naukowcy od lat spierają się o to, jak długo na Marsie panowały warunki zdolne do podtrzymania życia. O ile zdjęcia satelitarne potwierdzają istnienie rzek i jezior, o tyle przejście w suchy, pustynny klimat pozostawało zagadką. Teraz zespół badaczy przekonuje, że znalazł klucz do tej zagadki w strukturze tlenku żelaza – hematytu. Minerał ten powstaje w obecności wody, ale jego wielkość i forma zależą od temperatury oraz czasu kontaktu z cieczą.

Próbki pobrane przez wiertło Curiosity z różnych wysokości krateru Gale’a badano za pomocą instrumentu CheMin (Chemistry and Mineralogy). Im głębiej sięgał łazik – co odpowiada starszym warstwom geologicznym – tym większe kryształy hematytu znajdował. W wyższych partiach krateru miały one mniej niż 10 nanometrów, w dolnych zaś – nawet 65 nanometrów. Tę różnicę wyjaśnia proces zwany dojrzewaniem Ostwalda – w długotrwałej, ciepłej wodzie mniejsze cząstki minerału rozpuszczają się, by odłożyć się na większych, powiększając je.

Goethyt, którego nie było

→ Czytaj też: Czy NASA znalazła już życie na Marsie? Naukowcy: byliśmy zbyt ostrożni

Drugą wskazówką okazała się nieobecność goethytu – minerału stabilnego w chłodniejszym środowisku. W górnych warstwach krateru, gdzie klimat był chłodniejszy, goethyt współwystępował z drobnym hematytem. Z kolei w głębszych, starszych próbkach znikał całkowicie. „To może świadczyć, że górne warstwy były zimniejsze i nie miały wystarczającej ilości wody, albo że woda była tam obecna stosunkowo krótko, więc krystality nie miały czasu urosnąć” – tłumaczy Peretyazhko.

„Odkryliśmy, że ciepłe i wilgotne warunki utrzymywały się przez długi czas w zakopanych skałach, mimo że klimat Marsa stawał się coraz chłodniejszy.” – Tanya Peretyazhko

Na podstawie tych przesłanek zespół wysnuł wniosek, że głębokie warstwy krateru Gale’a utrzymywały ciepłą wodę przez dodatkowe 4,7 miliona lat po tym, jak powierzchnia planety zaczęła wysychać. Dla mikroorganizmów, które wymagają ciekłej wody, to dodatkowy margines czasu na rozwój.

Nie tylko teoria – twarde dane z X-ray

Wyrafinowanie tego odkrycia bierze się z oparcia go nie na modelowaniu komputerowym, lecz na bezpośrednich pomiarach marsjańskich próbek. Ramię robota podawało sproszkowaną skałę do leja wejściowego CheMin, gdzie aparat rejestrował dyfrakcję promieniowania rentgenowskiego. „Dzięki CheMin możemy przyjrzeć się rozmiarom kryształów hematytu, czego nie da się wydobyć z obserwacji satelitarnych” – podkreśla Tom Bristow z NASA Ames Research Center.

Ashwin Vasavada, główny naukowiec projektu Curiosity w Jet Propulsion Laboratory, dodaje, że precyzja ta pozwoliła na wyciągnięcie jakościowo nowych wniosków. Analiza wykracza poza prostą konstatację obecności hematytu w skale. Zespół odczytał rozmiar i formę krystalitów, co odsłoniło historię termalną Marsa zapisaną w ziarnach mniejszych od grubości ludzkiego włosa. Dowodzi to, że nawet gdy planeta stygła, podziemne azyle mogły tętnić chemiczną aktywnością.

Obrazu dopełniają dane z innych misji. Łazik Perseverance szuka śladów życia w delcie rzeki krateru Jezero, a orbiter Mars Reconnaissance Orbiter mapuje minerały z wysokości. Jednak to mobilne laboratorium Curiosity jako pierwsze zdołało połączyć sygnatury mineralogiczne z konkretnym oknem czasowym, dając realną nadzieję na identyfikację miejsc, w których ewentualne biosygnatury przetrwały najdłużej. Jeśli podziemne warstwy wodonośne istniały przez miliony lat po utracie wód powierzchniowych, to właśnie tam należy kierować przyszłe świdry i wiertła.