Pitanje je li Mars ikada podržavao život već desetljećima zaokuplja maštu znanstvenika i javnosti. Ključno za to otkriće je razumijevanje prošle klime našeg susjeda: je li planet bio topao i vlažan, s morima i rijekama sličnima onima na Zemlji? Ili je bio hladan i leden, te stoga potencijalno manje sklon podržavanju života kakvog poznajemo? Nova studija otkriva dokaze koji podržavaju potonju hipotezu, identificirajući sličnosti između tla pronađenih na Marsu i onih u kanadskoj provinciji Newfoundland, koja ima hladnu subarktičku klimu.
Studija, objavljena u časopisu Communications Earth and Environment, tražila je tla na Zemlji slična onima iz Gale kratera na Marsu. Znanstvenici često koriste tlo za prikazivanje povijesti okoliša, jer minerali prisutni u tlu mogu ispričati priču o evoluciji krajolika kroz vrijeme.
Razumijevanje kako su ti materijali nastali moglo bi pomoći u odgovaranju na dugogodišnja pitanja o povijesnim uvjetima na Crvenom planetu. Tla i stijene Gale kratera pružaju zapis o Marsovoj klimi prije 3 do 4 milijarde godina, tijekom razdoblja relativno obilne vode na planetu—i istog razdoblja kada se život prvi put pojavio na Zemlji.
Amorfni materijal
“Gale krater je paleo jezersko dno—očito je da je tamo bila voda. No, kakvi su bili okolišni uvjeti kada je voda bila prisutna?” objašnjava Anthony Feldman, pedolog i geomorfolog sada zaposlen u DRI. “Nikada nećemo pronaći izravni analog površini Marsa, jer su uvjeti toliko različiti između Marsa i Zemlje. No, možemo proučavati trendove pod zemaljskim uvjetima i koristiti ih za ekstrapolaciju na pitanja vezana uz Mars.”
NASA-in rover Curiosity istražuje Gale krater od 2011. godine i pronašao je obilje tla poznatog kao “amorfni materijal“. Ove komponente tla nemaju tipičnu ponavljajuću atomsku strukturu koja definira minerale, i stoga ih nije lako karakterizirati korištenjem tradicionalnih tehnika kao što je difrakcija X-zraka.
Kada se X-zrake usmjere na kristalne materijale poput dijamanta, X-zrake se raspršuju pod karakterističnim kutovima temeljenim na unutarnjoj strukturi minerala. Međutim, amorfni materijal ne proizvodi te karakteristične “otisnke”. Ova metoda difrakcije X-zraka korištena je od strane rovera Curiosity kako bi se pokazalo da amorfni materijal čini između 15 i 73% uzoraka tla i stijena testiranih u Gale krateru.
“Možete razmišljati o amorfnim materijalima poput želea,” kaže Feldman. “To je ova juha različitih elemenata i kemikalija koje jednostavno klize jedna pored druge.”
Rover Curiosity također je proveo kemijske analize na uzorcima tla i stijena, otkrivajući da je amorfni materijal bogat željezom i silicijem, ali siromašan aluminijem. Osim ograničenih kemijskih informacija, znanstvenici još uvijek ne razumiju što je amorfni materijal ili što njegova prisutnost implicira o povijesnom okruženju Marsa. Otkrivanje više informacija o tome kako se ti zagonetni materijali formiraju i opstaju na Zemlji moglo bi pomoći u odgovaranju na stalna pitanja o Crvenom planetu.
Sličnosti Marsu
Feldman i njegovi kolege posjetili su tri lokacije u potrazi za sličnim amorfnim materijalom: Tablelands u Nacionalnom parku Gros Morne na Newfoundlandu, Klamatske planine u sjevernoj Kaliforniji i zapadnu Nevadu. Ove lokacije imaju tla bogata serpentinom koja su istraživači očekivali da će biti kemijski slična amorfnom materijalu iz Gale kratera: bogata željezom i silicijem, ali siromašna aluminijem.
Tri lokacije također su pružile različite uvjete padalina, snijega i temperatura, što bi moglo pomoći u razumijevanju okolišnih uvjeta koji stvaraju i očuvaju amorfni materijal.
Na svakoj lokaciji, istraživački tim analizirao je tla koristeći difrakciju X-zraka i transmisijsku elektronsku mikroskopiju, što im je omogućilo detaljan uvid u materijale tla. Subarktički uvjeti na Newfoundlandu proizveli su materijale kemijski slične onima u Gale krateru, bez kristalne strukture. Tla iz toplijih klima poput Kalifornije i Nevade nisu pokazala iste karakteristike.
“To pokazuje da je voda potrebna za formiranje ovih materijala,” kaže Feldman. “No, potrebni su hladni, gotovo ledeni uvjeti srednje godišnje temperature kako bi se amorfni materijal očuvao u tlu.”
Amorfni materijal često se smatra relativno nestabilnim, što znači da se atomi još nisu organizirali u svoje konačne, kristalne oblike.
“Nešto u kinetici—ili brzini reakcije—usporava proces kako bi se ti materijali mogli očuvati kroz geološke vremenske skale,” kaže Feldman. “Ono što sugeriramo je da su vrlo hladni, gotovo ledeni uvjeti jedan od faktora kinetičkog ograničenja koji omogućuju formiranje i očuvanje ovih materijala.”
“Ova studija poboljšava naše razumijevanje klime Marsa,” dodaje Feldman. “Rezultati sugeriraju da je obilje ovog materijala u Gale krateru u skladu sa subarktičkim uvjetima, sličnim onima koje bismo vidjeli, na primjer, na Islandu.”
