Marťanský krystal starý 4,45 miliardy let odhaluje vodní původ rudé planety

Studie marťanských meteoritů odhalila nejstarší důkazy o existenci vody na Marsu, která byla nalezena v minerálech zirkonu starých 4,45 miliardy let. To naznačuje, že rané marťanské podmínky mohly podporovat život a potenciálně i hydrotermální systémy vytvářející rudy. Vědci zkoumající marťanský meteorit objevili nejstarší známé důkazy o existenci vody na Marsu, které se datují do doby před 4,45 miliardami let.

Toto zjištění naznačuje, že geologická historie Marsu zahrnuje významnou hydrotermální aktivitu, která mohla podpořit obyvatelnost planety již v rané fázi její historie. Tyto starobylé zirkony, analyzované na přítomnost stopových prvků, naznačují podmínky, které mohly umožnit vznik rudných ložisek podobných těm, která se nacházejí na Zemi, což přináší fascinující možnosti o minulosti Marsu.

Dávné vody Země
Voda je na Zemi všudypřítomná – pokrývá asi 70 % jejího povrchu, naplňuje vzduch a je dokonce uzavřena v horninách. Geologické důkazy ukazují, že voda je na naší planetě stabilně přítomná již přibližně 4,3 miliardy let.

Mars však vypráví jiný příběh. Časová osa výskytu vody na rudé planetě zůstává nejistá. Vědci se snaží určit, kdy se voda na Marsu objevila poprvé, kde se koncentrovala a jak dlouho existovala. Pokud byl Mars někdy obyvatelný, musel mít alespoň nějakou vodu.

V průlomové studii jsme analyzovali minerál zirkon v marťanském meteoritu a objevili jsme důkazy o existenci vody staré 4,45 miliardy let. Tato zjištění, nedávno publikovaná v časopise Science Advances, mohou být dosud nejstarším důkazem existence vody na Marsu.

Vlhká rudá planeta
Již dlouho je známo, že voda hrála v rané historii Marsu důležitou roli. Abychom naše výsledky zasadili do širšího kontextu, zamysleme se nejprve nad tím, co znamená „raný Mars“ z hlediska marťanského geologického časového měřítka, a poté zvažme různé způsoby hledání vody na planetě Mars.

Mars se stejně jako Země zformoval přibližně před 4,5 miliardami let. Historie Marsu má čtyři geologická období. Jedná se o Amazonian (od dnešního dne zpětně do 3 miliard let), Hesperian (před 3 miliardami až 3,7 miliardami let), Noachian (před 3,7 miliardami až 4,1 miliardami let) a Pre-Noachian (před 4,1 miliardami až asi 4,5 miliardami let).

Důkazy o existenci vody na Marsu byly poprvé zaznamenány v 70. letech 20. století, kdy sonda NASA Mariner 9 pořídila snímky říčních údolí na povrchu Marsu. Pozdější orbitální mise, včetně Mars Global Surveyor a Mars Express, zjistily na povrchu rozsáhlou přítomnost hydratovaných jílových minerálů. Ty by ke svému vzniku potřebovaly vodu.

Marťanská říční údolí a jílové minerály se nacházejí především v noachiánských terénech, které pokrývají asi 45 % povrchu Marsu. Kromě toho orbitální sondy nalezly také rozsáhlé záplavové kanály – tzv. odtokové kanály – v hesperianských terénech. Ty naznačují krátkodobou přítomnost vody na povrchu, možná z uvolňování podzemních vod.

Většina zpráv o výskytu vody na Marsu se týká materiálů nebo terénů starších než 3 miliardy let. V novější době není mnoho důkazů o stabilní kapalné vodě na Marsu. Ale jak to bylo v přednoachiánském období? Kdy se na Marsu poprvé objevila voda?

Lov vody na starověkém Marsu
Na Marsu lze vodu hledat třemi způsoby. Prvním z nich je pozorování povrchu, které provádějí sondy na oběžné dráze. Druhým způsobem je využití pozemních pozorování, například pozorování pořízených marsovskými rovery. Třetím způsobem je studium marťanských meteoritů, které dopadly na Zemi, což jsme udělali my.

Ve skutečnosti se v meteoritech z Marsu nachází jediný materiál z přednoachianského období, který máme k dispozici k přímému studiu. Malý počet všech meteoritů, které dopadly na Zemi, pochází z naší sousední planety.

Černá kráska: Marťanské okno
Ještě menší podskupina těchto meteoritů, o nichž se předpokládá, že byly vyvrženy z Marsu během jediného dopadu asteroidu, obsahuje přednoachijský materiál. „Ukázkovým dítětem“ této skupiny je výjimečná hornina s názvem NWA7034 neboli Black Beauty (Černá kráska). Jedná se o známý marťanský meteorit tvořený rozpadlým povrchovým materiálem neboli regolitem. Kromě úlomků hornin obsahuje zirkon, který vznikl před 4,48 až 4,43 miliardami let. Jedná se o nejstarší známé meteority z Marsu.

Při studiu stopových prvků v jednom z těchto starobylých zirkonů jsme našli důkazy o hydrotermálních procesech – to znamená, že při svém vzniku v dávné minulosti byly vystaveny působení horké vody.

Hydrotermální záhady marťanských zirkonů
Studovaný zirkon je starý 4,45 miliardy let. Železo, hliník a sodík jsou v něm zachovány v hojných vzorcích jako soustředné vrstvy, podobně jako v cibuli. Tento vzor, nazývaný oscilační zónování, naznačuje, že k zabudování těchto prvků do zirkonu došlo během jeho magmatické historie, v magmatu. Problémem je, že železo, hliník a sodík se v krystalických vyvřelinách zirkonu běžně nevyskytují – jak se tedy tyto prvky dostaly do marťanského zirkonu?

Důsledky pro marťanská rudná ložiska
Odpovědí je horká voda. V pozemských horninách je nález zirkonu s růstovými zónami pro prvky jako železo, hliník a sodík vzácný. Jedním z mála míst, kde byl popsán, je Olympic Dam v Jižní Austrálii, obří ložisko mědi, uranu a zlata. Kovy v místech, jako je Olympic Dam, byly koncentrovány hydrotermálními systémy, které se pohybovaly horninami během magmatismu.

Hydrotermální systémy vznikají všude tam, kde se horká voda ohřátá sopečnými vodními systémy pohybuje horninami. Velkolepé gejzíry v místech, jako je Yellowstonský národní park ve Spojených státech, vznikají při výronech hydrotermální vody na zemském povrchu. Nález hydrotermálního marťanského zirkonu vyvolává zajímavou možnost vzniku rudných ložisek na raném Marsu.

Globální marťanský oceán?
Předchozí studie navrhovaly vlhký přednoachiánský Mars. Neobvyklé poměry izotopů kyslíku v marťanském zirkonu starém 4,45 miliardy let byly dříve interpretovány jako důkaz rané hydrosféry. Dokonce se předpokládalo, že na Marsu mohl být před 4,45 miliardami let raný globální oceán. Z naší studie vyplývá, že magmatické hydrotermální systémy byly aktivní během raného formování kůry Marsu před 4,45 miliardami let.

Není jasné, zda to znamená, že povrchová voda byla v této době stabilní, ale myslíme si, že je to možné. Jisté je, že kůra Marsu, stejně jako Země, měla vodu krátce po svém vzniku – což je nezbytná složka pro obyvatelnost.

Napsal Aaron J. Cavosie, vedoucí lektor na Škole věd o Zemi a planetách na Curtinově univerzitě.

Zdroj: https://scitechdaily.com/4-45-billion-year-old-martian-crystal-reveals-red-planets-watery-origins/

autor: František Martinek