U suhim, vjetrom oblikovanim visoravnima Marsa, na stijenama koje su nekada bile pod vodom, a kasnije iznutra zagrijavane vulkanskom ili geotermalnom energijom, znanstvenici su identificirali spoj koji ne bi trebao postojati bez topline i kisika. Riječ je o hidroksilnom sulfatu željeza (III) (ferric hydroxysulfate), kompleksnom mineralu koji bi mogao preoblikovati naše razumijevanje o geološkoj prošlosti Marsa i njegovoj unutarnjoj aktivnosti u novijim epohama.
Do ovog otkrića došlo se nakon godina promatranja spektroskopskih podataka prikupljenih s orbitera iznad Marsa. Istraživači su više puta zabilježili neuobičajene signale u regijama bogatima sulfatima, no tek su najnovija mjerenja i laboratorijska testiranja potvrdila prisutnost rijetkog spoja koji nastaje samo u specifičnim, toplim i oksidativnim uvjetima.
U fokusu studije bila su dva geološki intrigantna lokaliteta: Aram Chaos, nekoć ispunjen vodom koja je tekla prema nižim područjima sjevera, te visoravan iznad Juventae Chasma, pet kilometara dubokog kanjona koji se nalazi uz sjeverni rub sustava Valles Marineris.
Na tim su lokacijama otkrivene tanke, ali jasne naslage sulfatnih minerala koje leže ispod i iznad bazaltnih slojeva. Njihov raspored ukazuje na to da su nastale ranije, a zatim bile izložene naknadnom zagrijavanju, najvjerojatnije djelovanjem lave, vulkanskog pepela ili podzemnih izvora topline.
Kemijska preobrazba na rubu mogućeg
Znanstveni tim pod vodstvom dr. Janice Bishop (SETI institut i NASA Ames) proveo je niz laboratorijskih pokusa kako bi rekonstruirao uvjete nastanka spoja. Pokazalo se da hidratizirani sulfati željeza(II) – poput rozenita i szomolnokita (?) – pri temperaturama višim od 100 °C i u prisutnosti kisika, kemijski reagiraju i tvore hidroksilne sulfate željeza(III).
Reakcija izgleda ovako: 4 Fe²⁺SO₄·H₂O + O₂ → 4 Fe³⁺SO₄OH + 2 H₂O
Iako se u kristalnoj rešetki događa tek suptilna atomska promjena, ta transformacija značajno mijenja način na koji mineral reflektira infracrveno zračenje, što omogućuje njegovo prepoznavanje putem instrumenata poput CRISM-a iz orbitera oko Marsa.
Zanimljivo je da, iako je marsovska atmosfera izrazito rijetka i pretežno sastavljena od ugljikova dioksida, u njoj ipak ima dovoljno kisika da pokrene ovu vrstu oksidacije – i potencijalno i druge slične reakcije povezane s oksidacijom željeza.
Slojevi koji govore o prošlim temperaturama
U kaotičnim terenima Marsa – krajolicima za koje se vjeruje da su nastali kolapsom tla i silovitim poplavama u dalekoj prošlosti – znanstvenici su detektirali tri vrste sulfatnih minerala: višehidratne sulfate, monohidratne sulfate i hidroksilni sulfat željeza(III).
Njihov međusobni raspored isprva je zbunjivao. No rezultati pokusa pokazali su da se višehidratni sulfati pri temperaturama oko 50 °C pretvaraju u monohidratne, a pri temperaturama višim od 100 °C nastaje hidroksilni sulfat željeza(III).
Ova jasno definirana termalna sekvenca ukazuje na to da su pojedini slojevi tla na Marsu morali biti izloženi stabilnim izvorima unutarnje topline – vjerojatno geotermalnim tokovima ili ostacima vulkanske aktivnosti. Time se dodatno mijenja slika Marsa kao hladnog, beživotnog i geološki neaktivnog planeta.
Mars nije bio mrtav tako dugo kako smo mislili
Istraživanje sugerira da su se ovi procesi najvjerojatnije odvijali tijekom amazonske epohe – najmlađeg geološkog razdoblja Marsa, koje je započelo prije manje od tri milijarde godina i traje do danas. To znači da su vulkanski i geotermalni izvori mogli ostati aktivni znatno dulje nego što se ranije pretpostavljalo, zagrijavajući slojeve tla bogate sulfatima i u razdoblju dugo nakon njihova taloženja.
Spojevi s hidroksilnim i sulfatnim skupinama željeza(III), kakvi su identificirani u ovim regijama, zabilježeni su zasad na svega nekoliko lokacija. No znanstvenici vjeruju da bi se hidroksilni sulfati željeza(III) mogli skrivati i dublje, ispod slojeva monohidratnih sulfata, u regijama gdje su tragovi topline ostali očuvani ispod površine.
Prema riječima dr. Janice Bishop, uzorci dobiveni u laboratoriju pokazuju jedinstvenu kristalnu strukturu i stabilnost na povišenim temperaturama, što ukazuje na to da bi se moglo raditi o do sada nepoznatom mineralu. Ipak, kako bi spoj bio priznat kao novi mineral, potrebno je da se pronađe i u prirodi na Zemlji.
Otkriće hidroksilnog sulfata željeza(III) na Marsu otvara novo poglavlje u razumijevanju geokemijskih procesa Crvenog planeta. Ne samo da potvrđuje postojanje oksidacijskih i toplinskih uvjeta u relativno nedavnoj prošlosti, već sugerira i da su kemijski uvjeti bili složeniji nego što se do sada vjerovalo, uključujući prisutnost kisika, vode i lokalnih izvora topline.
U kontekstu potrage za tragovima prošlog života, ovakvi spojevi su od neprocjenjive vrijednosti. Svjedoče o prisutnosti triju ključnih preduvjeta za život kakav poznajemo: topline, vode i aktivne kemije.
Mars danas izgleda beživotno, ali njegova geološka arhiva otkriva da je, barem neko vrijeme, bio planet s dinamičnom, aktivnom i mnogo toplijom unutrašnjošću nego što smo mislili.
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
