«Старая» поверхность Красной планеты порождает очень «молодые» метеориты. Некоторые ученые даже начали предполагать, что причина в «перезагрузке» возраста образцов. Авторы нового исследования сумели решить этот парадокс.
Холм Санта-Круз в кратере Езеро. Снимок сделан аппаратом Perseverance 29 апреля 2021 года / © NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
Из 70 тысяч метеоритов, найденных на Земле, лишь 358 прилетели к нам с Марса. Более 80% из них (свыше 290 образцов) — шерготиты из класса каменных метеоритов. Эти куски магматической или вулканической породы вылетали в космос во время импактных событий, проводили в межпланетном пространстве миллионы лет, а потом падали на Землю, где их тоже не сразу удавалось найти.
Такая бурная история неизменно накладывает свой отпечаток на породу. И в попытках определить истинный возраст образцов ученые старались учесть влияние космоса и земной атмосферы, но у них все равно получались странные результаты — сильный разброс возраста шерготитов: от четырех миллиардов до 200 миллионов лет. Притом что поверхность у Марса «старая», в среднем возрастом несколько миллиардов лет. Откуда же взялись «молодые» метеориты? В этом и заключается так называемый парадокс возраста шерготитов.
Один из способов оценки возраста метеоритов — аргон-аргоновое датирование, которое опирается на скорость распада калия-40 до аргона-40. Калий — довольно распространенный элемент, поэтому метод активно используют для оценки возраста пород на Земле. Но с марсианскими метеоритами он давал результаты, которые сильно отличались от полученных другими радиоизотопными методами. Некоторые ученые предположили, что причина в «перезагрузке» породы.
«По одной из версий, ударные события на Марсе могут „сбрасывать настройки“ методов, с помощью которых геологи определяют возраст камней. Исходя из этого делали вывод, что на самом деле метеоритам четыре миллиарда лет, а молодые метеориты — фрагменты, которые полностью или частично „перезагрузились“ от жара и давления во время ударных событий», — объяснил один из авторов исследования вулканолог Бен Коэн (Ben Kohen) из Университета Глазго (Великобритания).
В рамках нового исследования Коэн и его коллеги тщательнее подошли к подготовке образцов и анализу результатов аргон-аргонового метода. Как отметили авторы исследования, они смогли точнее учесть влияние космического излучения и в оценке соотношения аргона в первоначальных образцах марсианской породы использовали реальные данные, а не предположения, сделанные на основе происхождения образцов.
Обновленным методом исследователи проверили образцы семи марсианских метеоритов. Сам метод предполагает облучение образцов рядом с породами известного возраста в исследовательском ядерном реакторе. Результаты исследования опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Во-первых, после учета всех факторов оценка аргон-аргоновым методом полностью совпала с оценками, которые получили ранее другими методами. Жар и давление не «сбросили настройки» этих пород. Среди семи исследованных метеоритов ученые выделили четыре «возрастные группы». Значит, эти породы вылетели во время разных ударных событий и из разных точек Красной планеты.
Во-вторых, метеориты действительно оказались молодыми. Вероятно, от падения метеоритов на Марсе образовался толстый слой реголита, который скрыл «старую» поверхность планеты. При этом из-за извержений вулканов поверх реголита падали более молодые породы. Поэтому и метеориты, выбитые импактными событиями, чаще оказываются молодыми.
Согласно выводам нового исследования получается, что Марс оставался геологически активным на протяжении весьма длительного периода времени, вплоть до последних сотен миллионов лет. Одновременно работа порождает вопросы о том, почему основная часть планеты по возрасту поверхности датируется миллиардами лет (на основе визуального анализа снимков) и вполне ли корректны такие датировки.
Тем временем по поверхности Красной планеты едет аппарат Perseverance, собирая образцы пород из кратера Езеро. В будущем их постараются вернуть на Землю. И тогда метод, отточенный авторами новой работы, позволит точно определить возраст пород.
Шерготит Natural History Museum