Минеральный циркон, содержащий уран, является одним из основных компонентов континентальной коры Земли, предоставляя информацию о возрасте и происхождении континентов, а также о крупных геологических особенностях, таких как горные цепи и гигантские вулканы. Но в отличие от Земли, кора Марса не эволюционировала и по составу похожа на кору, обнаруженную под океанами Земли, где циркон встречается редко. Поэтому не ожидается, что циркон станет обычным минералом на Марсе.
«Мы были весьма удивлены и взволнованы, когда обнаружили так много циркона в этом марсианском метеорите. Циркон - невероятно прочные кристаллы, которые могут датировать и сохранять информацию, которая говорит нам об их происхождении. Доступ к такому количеству циркона - это все равно что открыть временное окно в геологическую история планеты»,
- говорит профессор Мартин Биццарро из института GLOBE, который руководил исследованием.
Команда исследовала древний марсианский метеорит NWA 7533, получивший название «Черная красавица», который был обнаружен в пустыне Марокко в 2011 году. После измельчения 15 граммов этой породы они извлекли около 60 цирконов. Датируя их по возрасту, они обнаружили, что большинство кристаллов датируется примерно 4,5 миллиардами лет назад, а именно самым началом жизни на планете. Но они также сделали неожиданное открытие: некоторые минералы циркона имели гораздо более молодой возраст - от 1500 миллионов до 300 миллионов лет.
«Такой юный возраст был большим сюрпризом», - говорит Биццарро. «Считается, что метеорит «Черная красавица» происходит из южного полушария Марса, где нет молодых вулканических территорий. Единственным возможным источником этих молодых цирконов является вулканическая провинция Фарсида, расположенная в северном полушарии планеты, в которой находятся обширные территории вулканов, которые недавно были активными», - добавляет Мартин Биццарро.
Выступ Фарсиды на Марсе - это огромная вулканическая провинция, в которой находятся самые большие вулканы в Солнечной системе, высота которых достигает 21 км. Ученые считают, что эта вулканическая область является выражением очень глубокого магматизма, извергающего на поверхности планеты. Аналогия на Земле - это гавайская вулканическая цепь островов, которая, как полагают, также отражает глубинную вулканическую активность. Но из-за тектоники плит Тихоокеанская плита постоянно движется, так что вместо того, чтобы накапливаться в одном месте, образовалась цепочка все более молодых вулканических островов. Поскольку на Марсе нет тектоники плит, вулканы накапливаются в одном месте и в результате вырастают до гигантских размеров.
Если команда Биззарро права, это означает, что молодые цирконы могут содержать информацию о глубоких, недоступных недрах Марса. Это первый раз, когда ученые имеют прямой доступ к глубинным недрам красной планеты с помощью этих образцов, что может позволить им раскрыть внутреннюю структуру и состав Марса.
«Ключевым моментом является получение образцов глубоких недр Марса. Это означает, что теперь мы можем использовать эти цирконы для исследования происхождения летучих элементов на Марсе, включая его воду, и посмотреть, как они соотносятся с Землей и другими планетами в Солнечной системе",
- объясняет Мафальда Коста, первый участник нового исследования.
Но чтобы понять природу глубоких недр Марса, исследователи обратились к анализу изотопного состава элемента гафния в тех же цирконах.
«Поскольку гафний является основным элементным компонентом циркона, он сохраняет память о том, где образовался циркон», - говорит Мартин Биццарро. «Мы обнаружили, что изотопный состав гафния молодых цирконов не похож ни на один из известных марсианских метеоритов, что указывает на то, что молодые цирконы происходят из других резервуаров внутри Марса, о существовании которого мы не знали», - добавляет он.
По изотопному составу гафния молодые цирконы сходны с самыми примитивными объектами Солнечной системы - хондритовыми метеоритами. Эти хондритовые метеориты представляют собой образцы астероидов, которые никогда не подвергались модификации с момента их образования. Это означает, что глубокие недра Марса практически не изменились с момента образования планеты. Существование такого примитивного резервуара ожидается для планеты, лишенной тектоники плит. В отличие от Земли, где материал, образовавшийся на поверхности, непрерывно перерабатывается внутрь тектоникой плит, глубокие недра Марса оставались неизменными с момента рождения планеты и, как таковые, сохраняют свой первоначальный состав.
Наконец, открытие того, что циркон может быть в изобилии на поверхности Марса, может послужить ориентиром для будущего исследования планеты роботами, особенно в рамках возвращения образцов на Землю.
«Наше исследование ясно показывает, что обратная миссия, направленная на получение образцов, содержащих циркон, будет иметь большое научное значение для понимания геологической истории Марса», - заключает Мартин Биццарро.
Исследование было поддержано Фондом Карлсберг, Датским национальным исследовательским фондом и Европейским исследовательским советом.