Карта тщательно создавалась в течение последнего десятилетия с использованием данных прибора Европейского космического агентства (ЕКА) Mars Express Observatoire pour la Mineralgie, l'Eau, les Glaces et l'Activité (OMEGA) и изображений, сделанных с помощью компактного разведывательного спектрометра Mars Reconnaissance Orbiter (CRISM), запущенного НАСА.

Сама карта показывает залежи полезных ископаемых по всей планете. В частности, расположение изобилия водных минералов. Они происходят из горных пород, которые были химически изменены под действием воды в прошлом и обычно превращались в глины и соли.

На Земле глины образуются при взаимодействии воды с горными породами, причем в разных условиях образуются разные типы глин. Например, смектит и вермикулит, образуются при взаимодействии относительно небольшого количества воды с породой и, таким образом, сохраняют в основном те же химические элементы, что и исходные вулканические породы. В случае смектита и вермикулита такими элементами являются железо и магний. Когда количество воды относительно велико, породы могут быть изменены сильнее. Растворимые элементы, как правило, уносятся, оставляя после себя богатые алюминием глины, такие как каолин.

Удивительная сложность

Большим сюрпризом является распространенность этих минералов на Марсе. Десять лет назад планетологи знали о примерно 1000 обнажений пород. Это делало их интересными в качестве геологических причуд. Однако новая карта изменила ситуацию, открыв сотни тысяч таких областей.

По словам Джона Картера, из Института космической астрофизики (IAS) и Лаборатории астрофизики Марселя (LAM) Университета Париж-Сакле и Университета Экс-Марсель, было бы странно, если бы при детальном изучении древних ландшафтов эти минералы не были бы обнаружены.

Это существенный поворот в нашем понимании истории красной планеты. Из-за того, что раньше мы знали о намного меньшем количестве водных минералов, можно было предположить, что на Марсе было мало воды и она существовала относительно недолго. Теперь же не может быть никаких сомнений в том, что вода сыграла огромную роль в формировании геологии всей планеты.

Сейчас большой вопрос заключается в том, присутствовала ли вода постоянно или появлялась короткими и интенсивными эпизодами. Хотя последние результаты исследований еще не дают окончательного ответа, они, безусловно, предоставляют ученым необходимые инструменты.

"Я думаю, что все мы излишне упрощали Марс", — говорит Картер. Он объясняет, что ученые-планетологи были склонны думать, что только несколько типов глинистых минералов на Марсе появились во время его влажного периода, а затем, когда вода постепенно высохла, по всей планете образовались соли.

Новая карта показывает, что все сложнее, чем считалось ранее. Хотя многие марсианские соли, вероятно, действительно образовались позже, чем глины, карта показывает множество исключений, когда происходит близкое смешение солей и глин, а также некоторые соли, которые предположительно старше некоторых глин.

"Эволюция от большого количества воды к отсутствию воды не так однозначна, как мы думали, вода не просто исчезла в один момент. Мы видим огромное разнообразие геологических контекстов, так что ни один процесс или простая временная шкала не могут объяснить эволюцию минералогии Марса. Это первый результат нашего исследования. Во-вторых, если исключить жизненные процессы на Земле, Марс демонстрирует такое же разнообразие минералогии в геологических условиях, как и Земля", — говорит он.

Другими словами, чем ближе мы присматриваемся, тем более сложным становится прошлое Марса.

Практическое значение

Приборы OMEGA и CRISM идеально подошли для съемки, которая легла в основу исследования. Их наборы данных хорошо дополняют друг друга, работают в одном диапазоне длин волн и чувствительны к одним и тем же минералам. CRISM обеспечивает уникальное спектральное изображение поверхности с высоким разрешением (до 15 м/пиксель) для сильно локализованных участков Марса, и делает его наиболее подходящим для картографирования небольших интересующих областей, таких как места посадки марсохода. Например, карта показывает, что кратер Езеро, который в настоящее время исследует марсоход NASA Perseverance 2020 года, содержит большое количество гидратированных минералов.

OMEGA, с другой стороны, обеспечивает глобальное покрытие Марса с более высоким спектральным разрешением и лучшим соотношением сигнал/шум. Это делает его более подходящим для глобального и регионального картирования, а также для выявления различных гидротермальных минералов.

Результаты представлены в паре статей, написанных Джоном Картером, Люси Риу и их коллегами. Когда исследование начиналось, Риу работала в Институте космических и астронавтических наук (ISAS) Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), Сагамихара, Япония. Сейчас она является научным сотрудником ЕКА в Европейском центре космической астрономии (ESAC) в Мадриде.

Имея доступ к базовой информации, Люси решила сделать следующий шаг и определить количество присутствующих минералов. "Если мы знаем, где и в каком процентном соотношении присутствует каждый минерал, это дает нам лучшее представление о том, как эти минералы могли образоваться", — говорит она.

Полученные результаты дают планировщикам миссий несколько отличных кандидатов для будущих посадочных площадок — по двум причинам. Во-первых, водные минералы все еще содержат молекулы воды. Вместе с известными местами захоронения водяного льда это означает возможные места обычи воды для использования ресурсов на месте, что является ключом к созданию баз на Марсе. А глины и соли являются привычным строительным материалом, который мы используем на Земле.

Во-вторых, залежи водных минералов представляют собой замечательные места для научных исследований. В рамках этой кампании по картированию полезных ископаемых был обнаружен богатый глиной регион Оксиа Планум. Эти древние глины включают богатые железом и магнием минералы смектита и вермикулита. Они не только могут помочь раскрыть прошлый климат планеты, но и идеально подходят для изучения того, зародилась ли когда-то жизнь на Марсе. Таким образом, Оксиа Планум был предложен и, наконец, выбран в качестве места посадки марсохода ЕКА "Розалинд Франклин" (Rosalind Franklin).

"Это то, что меня интересует, и я думаю, что такая картографическая работа поможет в будущем сделать эти исследования возможными", — говорит Люси.

Как и всегда, когда мы имеем дело с Марсом, чем больше мы узнаем о планете, тем более увлекательной она становится.