Nowy minerał z Marsa odkryty w starożytnych złożach siarki

Minerał niepodobny do żadnego znanego na Ziemi

Naukowcy analizujący dane z Marsa zidentyfikowali coś, co może być zupełnie nowym minerałem – hydroksosiarczanem żelaza(III) wcześniej nieznanym nauce planetarnej. Odkrycie, opublikowane w Nature Communications i kierowane przez dr Janice Bishop z SETI Institute i NASA's Ames Research Center, zostało dokonane poprzez połączenie szczegółowych eksperymentów laboratoryjnych z danymi spektroskopowymi zebranymi przez instrument CRISM na pokładzie Mars Reconnaissance Orbiter NASA.

Przez prawie dwie dekady naukowcy zauważali zagadkowe sygnatury spektralne w marsjańskich złożach siarczanu żelaza, które nie pasowały do żadnego znanego minerału. Dopiero teraz systematyczne badania rozwiązały tę zagadkę. Minerał – hydroksosiarczan żelaza(III) – jest rzadki nawet na Marsie, pojawiając się tylko w kilku małych, zlokalizowanych strefach w pobliżu rozległego systemu kanionów planety.

Ciepło, woda i chemia

Historia powstania tego minerału jest również historią utraty wody przez Marsa. Starożytne solanki bogate w siarczany gromadziły się kiedyś na rozległych nizinach. W miarę jak wody te stopniowo wyparowywały, pozostawiały po sobie warstwowe osady uwodnionych siarczanów żelaza. Następnie erupcje wulkaniczne i aktywność geotermalna podgrzały wysuszone osady do temperatur przekraczających 100°C – a w obecności tlenu atmosferycznego chemia uległa zmianie, tworząc hydroksosiarczan żelaza(III).

„Ten hydroksosiarczan żelaza(III) powstaje tylko wtedy, gdy uwodnione siarczany żelaza(II) są podgrzewane w obecności tlenu” – wyjaśnił dr Johannes Meusburger, jeden ze współautorów badania. Eksperymenty laboratoryjne potwierdziły sekwencję transformacji: poli-uwodnione siarczany najpierw tracą cząsteczki wody w temperaturze około 50°C, a powyżej 100°C struktura chemiczna zasadniczo reorganizuje się w nowy związek.

Dwa kluczowe marsjańskie miejsca noszą ślady tego minerału. W Juventae Chasma starożytne kanały wodne przecinają teren obok formacji wulkanicznych – śladów lawy lub popiołu, które mogły dostarczyć niezbędnego ciepła. W Aram Chaos chaotyczny, zniszczony krajobraz rejestruje historię katastrofalnych powodzi i późniejszego ciepła geotermalnego z wnętrza planety.

Bardziej dynamiczny Mars niż oczekiwano

Implikacje wykraczają daleko poza mineralogię. Odkrycia wskazują, że Mars pozostał aktywny chemicznie i termicznie znacznie niedawno, niż zakładali naukowcy – potencjalnie w ciągu ostatnich 3 miliardów lat. Ta oś czasu ma ogromne znaczenie dla pytań o możliwość zamieszkania, ponieważ ciepło geotermalne i ciekła woda są jednymi z kluczowych składników, które mogłyby wspierać życie mikrobiologiczne.

„Te minerały przetrwały miliardy lat na suchej powierzchni Marsa, zachowując cenne dowody na temat wczesnych warunków panujących na planecie” – zauważył zespół Bishop. Ponieważ na Marsie brakuje recyklingu tektonicznego, jego starożytny zapis geologiczny pozostaje w dużej mierze nienaruszony – biblioteka, którą Ziemia w dużej mierze zniszczyła poprzez ruch płyt i erozję.

Znaczenie dla przyszłych misji

Odkrycie ma bezpośrednie znaczenie dla nadchodzących misji NASA i ESA skupionych na poszukiwaniu biosygnatur. Miejsca, w których ciepło wulkaniczne oddziaływało kiedyś ze stojącą wodą – dokładnie środowiska, w których powstaje hydroksosiarczan żelaza(III) – są rodzajami nisz, które astrobiolodzy uważają za najbardziej obiecujące dla zachowania śladów starożytnego życia.

Istnieje również naukowe zastrzeżenie, o którym warto wspomnieć: zanim hydroksosiarczan żelaza(III) będzie mógł zostać formalnie uznany za nowy gatunek minerału, musi zostać najpierw potwierdzony w próbce ziemskiej. Zasady klasyfikacji przyrody wymagają fizycznej próbki, a nie tylko dopasowania spektralnego. Te poszukiwania na Ziemi są już w toku.

Badania dodają kolejną warstwę złożoności do naszego zrozumienia Czerwonej Planety – planety, która w odległej przeszłości coraz bardziej przypominała świat, który był znacznie bardziej dynamiczny, mokry i potencjalnie przyjazny dla życia, niż sugeruje to jego zimna i jałowa teraźniejszość.