На Марсе обнаружены небольшие шарики оксида железа
Марсианские сферулы (также известные как гематитовые сферулы , черника и марсианская черника ) — это небольшие сферулы ( приблизительно сферические камешки) , богатые оксидом железа (серым гематитом , α-Fe2O3 ) и обнаруженные в чрезвычайно больших количествах на плато Меридиана (крупная равнина на Марсе).
Рыхлые гематитовые шарики в кратере Игл. Диаметр шариков 3-6 мм.
Крупный план осадочной матрицы с вкрапленными гематитовыми шариками в кратере Игл. Центральная (частично вкрапленная) шарика имеет диаметр 3,7 мм.
Маленькие, свободные гематитовые шарики к северо-западу от кратера Виктория. Диаметр шариков 1-2 мм.
Эти сферулы были обнаружены в тот марсианский день, когда марсоход NASA Opportunity совершил посадку на плато Меридиана . (В здании управления полетами NASA, это было 24 января 2004 года.) Они серые, но выглядят голубоватыми по сравнению с вездесущими ржаво-красными на Марсе, и поскольку первые сферулы, найденные в кратере Игл, имели диаметр 3–6 мм, команда Opportunity быстро окрестила их «черникой».
Марсианская черника либо вкраплена, либо свободна. То есть марсианская черника либо вкраплена в большой массив отложений плато Меридиана , либо это свободная черника, которая лежит прямо на выходах отложений или лежит на верхних слоях почвы, разбросанных по отложениям плато Меридиана. [1] [2] Размер этих шариков варьируется в зависимости от местоположения и высоты над плато Меридиана . [3] [4] [5]
Марсианская черника богата оксидом железа гематитом, но определить, насколько она богата этим оксидом железа, оказалось сложно. [6] [7] [8] [9] [10] [4] [11] (подробнее ниже). Формирование черники требовало водной химии и включало потоки кислой, соленой, жидкой воды над плато Меридиана и в течение двух геологических эпох. [12] [9] [13] [14] [15] [16]
Первоначальное открытие
Открытие с орбиты
Тепловой эмиссионный спектрометр (TES) на орбитальном аппарате Mars Global Surveyor впервые обнаружил кристаллический серый гематит (α-Fe2O3 ) в синусе Меридиана . [17] Это открытие было частью более масштабных усилий по картированию Марса на предмет наличия минералов, связанных с водой в прошлом.
Карты поверхностного гематита
В период с 1997 по 2002 год TES Mars Global Surveyor картировал всю планету Марс на предмет поверхностных уровней гематита. [18] На рисунке 1a представлена глобальная карта гематита TES в низком разрешении. На ней есть только одно большое пятно , покрывающее область с высоким уровнем гематита. Это зеленое, желтое и красное пятно охватывает экватор и нулевой меридиан в середине рисунка 1a. Карта с более высоким разрешением области с высоким уровнем гематита показана на рисунке 1b.
Рисунок 1a . Карта низкого разрешения по всему Марсу поверхностных уровней гематита. Данные для этой карты были получены с помощью термоэмиссионного спектрометра (TES) на Mars Global Surveyor между 1997 и 2002 годами. Зелено-красное пятно в центре карты показано в высоком разрешении на рисунке 1b. Карта составлена с 1997 по 2002 год.
Рисунок 1b . Карта уровней гематита на поверхности в районе экватора и нулевого меридиана (теперь называемого Meridiani Planum). Это увеличенное изображение центральной части рисунка 1a с высоким разрешением, наложенное на изображение региона. Картографировано с 1997 по 2002 год.
Поиск признаков воды и жизни
В 1990-х годах должностные лица НАСА хотели очертить рамки для «более быстрого, лучшего, более дешевого» исследования Марса. В этом контексте в 1995/1996 годах была изложена «Водная стратегия». [19] Первоочередными целями НАСА в середине 1990-х годов были сбор некоторых доказательств наличия поверхностной воды с помощью спутниковых исследований и посадка роботизированных марсоходов на поверхность для сбора подробных местных доказательств наличия воды и признаков жизни. [19]
В начале 2000-х годов карта гематита на рисунке 1b и подтверждение (из топографической карты, сделанной Mars Global Surveyor ) того, что эта область представляет собой плоскую равнину и на нее относительно легко приземлиться, стали решающими доказательствами для выбора плато Меридиана в качестве одного из мест посадки двух больших марсоходов NASA Mars Exploration Rovers (MER), названных Opportunity и Spirit . [20] [21]
Решающее значение для NASA карты гематита на рисунке 1b для выбора места посадки Opportunity
было обусловлено тем, что NASA использовало высокие уровни гематита в качестве косвенных доказательств наличия в регионе большого количества жидкой воды в прошлом. (Гематит образуется только при наличии жидкой воды в геологических условиях). В 2003 году этот регион с высоким содержанием гематита был приоритетным местом для начала поиска признаков жизни на Марсе. [20] [22]
Новое название: Meridiani Planum
Карта гематита на рисунке 1b покрывала часть более крупной области, названной Sinus Meridiani картографами Марса 19-го века. В 2004 году старшие ученые предстоящей миссии MER Opportunity представили новое название места Meridiani Planum для (приблизительно) области с высоким содержанием гематита на рисунке 1b. [23]
Открытие сферул на Земле
Марсоход НАСА Opportunity успешно совершил посадку «с одной лункой» в кратере Игл на плато Меридиана 24 января (PST) 2004 года. [24] В первый сол (марсианский день) марсоход сразу же обнаружил тысячи и тысячи мелких (диаметром 4–6 мм) сферул, лежащих повсюду внутри кратера Игл .
На рисунке 2 показана миниатюра вида с Pancam (панорамная камера) Opportunity на первом соле. (Фактическое изображение очень большое, 7838 x 2915 пикселей). Руководитель команды Pancam Джим Белл вскоре написал об этом виде: «Ученые заинтригованы обилием выходов горных пород, разбросанных по всему кратеру, а также почвой кратера, которая, по-видимому, представляет собой смесь крупных серых зерен и мелких красноватых зерен». [25] Рисунок 3 — это фрагмент рисунка 2, на котором серые шарики показаны более четко (кликните, чтобы увеличить).
Рисунок 2. Вид с камеры Pancam Opportunity на 1-й соле. Колонна из нержавеющей стали на переднем плане — часть системы связи марсохода. Ткани на переднем плане — спущенные воздушные подушки и части системы посадочного модуля (они не являются частью марсохода). В ближнем среднем плане — почвы, уплотненные воздушными подушками посадочного модуля. Остальная часть изображения показывает красные почвы, покрытые серыми шариками, и край кратера Игл. Более светлый скалистый выступ края кратера находится на правом заднем плане. Изображение сделано на 1-й соле (24.01.2004).
Рисунок 3. Это изображение является частью рисунка 2. Оно охватывает среднюю часть рисунка 2, где уплотненные почвы воздушного мешка встречаются с нетронутыми почвами, покрытыми серыми шариками. Щелкните по изображению, чтобы увеличить его для лучшего разрешения серых шариков. Изображение сделано в 1-й день (24-01-2004).
Тесты быстро показали, что серые шарики богаты серым гематитом. [6] [7] [8] [26] [1] [9] Эти тесты включали проведение эксперимента с «ягодной миской» (подробнее ниже).
Название «черника» было придумано для серых гематитовых шариков первоначальной научной группой Opportunity из-за того, что эти шарики кажутся голубоватыми по сравнению с лежащими под ними ржаво-красными почвами на проанализированных «изображениях RGB в естественных цветах». [26] [4]
Формирование черники
Черника либо вкраплена в большой массив отложений Meridiani Planum , либо это свободная черника, которая лежит прямо на выходах отложений или лежит на верхних слоях почвы, распространенных над отложениями Meridiani. [1] [2] Свободная черника и почвы вымываются из нижележащих отложений. [27] Как сегодняшняя вкрапленная черника, так и свободная черника образовались в отложениях Meridiani Planum в результате «диагенетических» процессов, т. е. процессов, которые изменяют отложения за счет взаимодействия воды и горных пород. [9] [16] Диагенетические процессы не только образовали вкрапленную чернику, но и изменили исходный большой массив отложений. Таким образом, формирование черники было (в целом) трехэтапным процессом:
Формирование первичного массива отложений;
Диагенетическая трансформация исходных отложений, приведшая к образованию современных отложений и залегающей в них черники;
Размывание верхних слоев отложений с образованием верхних слоев почвы и рыхлой черники.
Каждый из этих общих шагов включал в себя несколько подшаговых процессов, описанных в следующих подразделах:
Течение реки Ной
До формирования определяющих отложений Меридиана, во влажном Нойском периоде (названном в честь библейского Ноя) более ~3,7 млрд лет назад, жидкая вода присутствовала и была достаточно обильной, чтобы сформировать речные русла, которые закупали и откладывали большие количества базальтового ила в нынешнем регионе Меридиана. [30] [31] [32] Высохшие речные долины хорошо видны на снимках тепловой инерции, полученных на орбите аппаратом Mars Odyssey и воспроизведенных на рисунке 4 (кликните по нему для получения более высокого разрешения). [28] Речные долины, показанные на рисунке 4, резко обрываются, впадая в массивную формацию отложений Меридиана.
Формирование современных осадков и вкрапленных сферул
Начиная с позднего нойского /раннего гесперийского периода и до примерно 3,5 млрд лет назад слоистые осадки, отложившиеся в раннюю нойскую эпоху, были преобразованы. [16] Это преобразование, вероятно, включало значительное дополнительное отложение материала вулканического происхождения с высоким содержанием серы. [15] Изменение, безусловно, включало водную геохимию, которая была кислой и соленой, а также повышение и понижение уровня воды: признаки, предоставляющие доказательства, включают в себя косослойные осадки, наличие каверн (полостей) и вкрапленные гематитовые шарики, которые пересекают слои осадка, а также присутствие большого количества сульфата магния и других богатых сульфатом минералов, таких как ярозит и хлориды. [9] [15] [13] [14] [33] [34] Образование ярозита требует водных кислых условий ниже pH 3. [13] [14]
На рисунках 5 и 6 показаны крупные планы матрицы осадочной породы, полученные с помощью микроскопа, которые были опубликованы в престижной статье. [9] На рисунке 5 показаны четыре физических компонента осадочных пород: (i) осадочные слои, содержащие много частиц базальтового песка; (ii) вкрапленные гематитовые шарики; (iii) мелкозернистый, богатый сульфатами цемент (в большинстве частей обнажения); (iv) пустоты (которые, как полагают, являются формами для кристаллов, например, гидратированных сульфатов). [9] На рисунке 6 изображена поверхность осадочного обнажения, похожая на рисунок 5. Однако инструмент для абразивной обработки горных пород Opportunity подверг эту поверхность абразивному воздействию. Такие абразивные воздействия показали, что (a) осадочные слои очень мягкие и их легко резать, и (b) гематитовые шарики имеют однородную внутреннюю структуру. [9] [2] [4] [35]
Рисунок 5. Крупный план осадочной матрицы с вкрапленными гематитовыми шариками в кратере Игл. Центральная (частично вкрапленная) шарика имеет диаметр 3,7 мм. Изображение охватывает область приблизительно 32 мм x 32 мм. Оно было сделано 29-м сол (24-02-2004).
Рисунок 6. Крупный план осадочной матрицы и вкрапленных гематитовых шариков, обработанных инструментом Rock Abrasion Tool спутника Opportunity . Это изображение кратера Игл охватывает площадь приблизительно 32 мм x 32 мм. Оно было сделано 34-м сол (29-02-2004).
Диагенетическая трансформация (т. е. изменение взаимодействия воды и горных пород) в современных отложениях включала в себя значительный сдвиг водных потоков в регионе. Приток из рек стал меньше, и доминирующие движения воды в отложениях стали вертикальными с повышением и понижением уровня водоносного слоя. [9] [15]
По крайней мере одна модель глобальной марсианской гидрологии объясняет исторический сдвиг водных потоков на плато Меридиани. [36] Эта модель связывает изменение водных потоков Меридиани с активностью в вулканическом регионе Тарсис. С вертикальными потоками водоносного слоя считается, что (плаи) озера неоднократно образовывались и исчезали по мере повышения и понижения уровня водоносного слоя. [9] [37] [13] [14] (Сухая область вокруг Большого Соленого озера в Юте является плайей.)
Макленнан и его студенты построили геохимическую модель, которая генерирует гематит в условиях, подобных осадочным породам Меридиани. [13] [14] [38] [39]
Гематит образовал шарики путем конкреции (когда минералы вышли из раствора). [9] [35] [40] [41]
Процесс конкреции с образованием шариков гематита, вероятно, произошел путем диффузии гематита через матрицу осадочной породы. [35]
Формирование почв и рыхлых сферул, деградация кратеров
Период подъема и падения уровня водоносного слоя прекратился, и с тех пор вода не текла по плато Меридиана. [16] [42] Хотя, когда это произошло, плохо понятно. По оценкам, это произошло около 3,5 миллиардов лет назад [16] и около 3 миллиардов лет назад. [42] Единственная вода, оставшаяся на равнине, связана в скалах. [15]
Эрозия с водными потоками в более ранние эпохи была намного быстрее, чем в эту засушливую эпоху. [42]
Однако эрозия не прекратилась. Другие, гораздо более медленные эрозионные процессы продолжались и стали основными факторами изменения равнины. Это более медленное изменение было и остается результатом ударов метеоритов, ветра и гравитации. В течение труднопостижимой эпохи около трех миллиардов лет удары метеоритов и ветер сформировали песчаные верхние слои почвы и рыхлые гематитовые шарики и рассортировали их в слоистые формы почвенного ложа, которые мы можем видеть сейчас. [27] [42] [43] [44]
Процессы, связанные с метеоритами, гравитацией и ветром, работают следующим образом:
За миллиарды лет падения метеоритов образовали на равнине множество кратеров.
За период около трех миллиардов лет было создано достаточно небольших (диаметром от 5 до 30 м) кратеров, чтобы покрыть в среднем всю равнину один раз. [45] Хотя каждый небольшой кратер деградировал и исчез примерно за 25 миллионов лет или меньше, и только около 0,7% площади равнины в настоящее время покрыто небольшими кратерами. [42] [45]
Каждый удар метеорита приводит к образованию большого количества блоков осадочного материала на краю кратера и в виде выбросов вокруг кратера.
Большинство первоначальных осадочных блоков выступают над окружающим материалом (на несколько сантиметров или более) и подвергаются воздействию сальтирующего песка (т. е. переносимого ветром, подпрыгивающего песка).
Матрица осадочных пород Меридиана мягкая и легко поддается эрозии. [9] [15] Она разрушается примерно в 30–300 раз быстрее, чем другие регионы Марса (например, кратер Гусева). [27] [42] (Хотя эта засушливая эрозия происходит гораздо медленнее, чем эрозия под воздействием водных потоков.)
Сальцирующий песок размывает мягкие, легко поддающиеся эрозии части осадочной матрицы в выступающих блоках.
Эти блоки либо полностью разрушаются, либо разрушаются до тех пор, пока не станут гладкими и не перестанут выступать из сальтирующего песка.
В результате эрозии блоков образуются частицы пыли, а вкрапленные шарики превращаются в свободные шарики.
Частицы пыли разносятся ветром с равнины и становятся частью мировой пыли.
Сульфаты преимущественно превращаются в пыль и разносятся ветром с равнины.
Более крупные частицы базальтового песка, фрагменты сферул и гематитовые сферулы остаются на месте на равнине.
Ветер, гравитация и сортировка по размеру создали слои почвы из базальтовых песков, фрагментов сферул и сферул.
Под действием силы тяжести и ветра первоначальные (небольшие) кратерные отверстия постепенно заполняются (материалом из размытых краевых блоков и другим локальным эрозионным материалом), и равнина возвращается в плоское состояние.
Фил Кристенсен описал эти процессы в 2004 году, вскоре после приземления Opportunity . [8] Позднее более глубокие исследования подтвердили их и добавили детали к описанию Кристенсена. [27] [42] [43] [45]
Состав черники
Результаты раннего состава черники
Ранее мёссбауэровский спектрометр Opportunity получил данные, которые определили, что минеральный компонент железа в этих шариках в основном состоит из гематита. [ 6] [10] Однако мёссбауэровский спектрометр не предоставил никакой информации о минеральных компонентах этих шариков, которые не содержат железа.
Эксперимент «berry bowl» включал показания рентгеновского спектрометра альфа-частиц (APXS) двух целей отбора проб, расположенных всего в сантиметрах друг от друга: у одной не было (ноль или одна) сферул в поле зрения спектрометра (FOV), в то время как у другой было около 25 сферул в FOV. На рисунке 8 показаны соседние цели отбора проб «berry bowl». Результаты APXS показали, что в цели с ~25 сферулами было заметно больше железа по сравнению с целью с 0 или 1 сферулой. На основе этого и подобных экспериментов несколько нерецензированных рефератов конференций утверждали (намеренно не цитируются здесь), что гематит доминирует в составе сферул, и некоторые опубликованные статьи цитировали эти заявления конференции. Однако были причины для осторожности. Приборы обнаружили смешанные сигналы от целей отбора проб, которые включали сигналы не только от сферул, но и от пыли и камней (в эксперименте «berry bowl») или пыли и почв (в других наборах данных о составе). В 2006 году Моррис и др. [10] показали, что методы, используемые некоторыми исследователями для выделения сигнала состава сферул из сигналов пыли и почвы, были несовершенны и что такие методы могли лишь ограничить содержание оксида железа в сферулах до уровня от 24% по весу до 100% по весу (то есть практически не имели никаких ограничений).
Более поздние результаты состава черники
В статье 2008 года был опубликован результат остроумного эксперимента, который показал, что мини-TES (термоэмиссионный спектрометр) Opportunity не смог обнаружить никаких силикатных минералов в сферулах. [4] Это необнаружение ограничило уровни силикатов в сферулах до менее 10% по весу и, вероятно, ниже 8% по весу. Этот результат полезен, поскольку данные APXS показывают сильную антикорреляцию между силикатами и оксидом железа в сферулах — поэтому низкие уровни силикатов указывают на высокие уровни оксида железа.
В недавней статье использовалось необнаружение силикатов мини-TES и некоторые улучшенные методы анализа данных для нахождения более 340 000 допустимых стандартных оксидных химических составов для сферул (допустимый = соответствующий необнаружению силикатов). [11] Самый низкий и самый высокий весовой процент содержания оксида железа в этих допустимых составах сферул составили соответственно 79,5% по весу и 99,8% по весу. В то время как для большинства допустимых составов содержание оксида железа в сферулах составляло от 85% по весу до 96% по весу; кроме того, содержание никеля всегда было близко к 0,3% по весу, группа из пяти стандартных оксидов (MgO, Na2O , P2O5 , SO3 и Cl ) каждый имел содержание выше следового уровня с общим содержанием группы 6,8 +/- 2,4% по весу, уровни SiO2 варьировались от 8% по весу до 0 % по весу, а остальные восемь стандартных оксидов APXS имели либо содержание 0% по весу, либо только следовое содержание.
Размер черники
Научная группа Opportunity опубликовала три статьи, в которых изучались изменения размера сферул гематита. [3] [4] [5] Они обнаружили изменение размера сферул в зависимости от местоположения и высоты.
В самой ранней статье группа ученых марсохода Opportunity сообщила об исследованиях всех почвенных материалов, найденных между местом посадки в кратере Игл и местом на 552-м соле траверса марсохода (между кратером Эндьюранс и кратером Виктория ). Они обнаружили, что в образце из 696 ягод черники, не принимая во внимание любые несферические ягоды из образца, средняя большая ось ягод черники составляла около 2,87 мм (чуть более одной десятой дюйма). Они также обнаружили, что ягоды черники, найденные в почве, обычно меньше ягод черники, найденной на обнажениях. Они отметили, что размер ягод черники имеет тенденцию уменьшаться с уменьшением широты. [3]
Команда Opportunity обнаружила много фрагментированных ягод черники и предположила, что трещины произошли после образования сферул. Они полагают, что трещины были вызваны либо ударами метеоритов, либо «тем же процессом», который «разрушил выход на поверхность». Однако команда отмечает, что это не объясняет наличие самых маленьких обнаруженных гематитовых шариков. Самые маленькие имеют форму, близкую к идеальной сферической, и поэтому не могут быть объяснены трещинами или эрозией. [3] Команда Opportunity также обнаружила, что ягоды черники, обнаруженные инструментом для абразивной обработки горных пород на борту Opportunity, имели длину главной оси 4,2 +/- 0,9 мм (0,16 дюйма) в кратере Игл и 4,5 +/- 0,6 мм в кратере Эндьюранс, около 2,2 +/- 0,5 мм (0,087 дюйма) в Востоке и около 3,0 +/- 0,2 мм (0,12 дюйма) в Натуралисте (кратер) . Те, что были найдены на «равнинах» к югу от кратера Эндьюранс, были меньше (1–2 мм или 0,04–0,08 дюйма), чем те, что были обнаружены в кратерах Игл и Эндьюранс. [3]
Вторая статья, посвященная размеру сферул, расширила область исследования на 2–3 км южнее на равнинах до кратера Виктория. [4] В этой статье сообщалось о наблюдениях, похожих на первые, но она пошла дальше, предположив, что наблюдаемое изменение размера может быть связано с отбором проб на разных стратиграфических уровнях осадочных пород в разных местах. Кроме того, в ней предполагалось, что простые изменения в диагенетических условиях связаны с изменениями размера сферул.
В третьей статье были проведены систематические измерения размеров гематитовых шариков, вкрапленных в стенки Виктория Картер на разных высотах. [5] ( Кратер Виктория — большой и глубокий кратер.) Эти измерения показали четкое изменение размера шариков с высотой в отложениях Meridiani Planum . Меньшие шарики были выше, большие — ниже. Самые низкие шарики около дна кратера Виктория имели диаметры, схожие с диаметрами шариков в кратере Игл , а высоты этих отдаленных мест были почти равными. [5]
Не было написано никаких статей о размере сферул, которые охватывали бы области траверса марсохода на юг от кратера Виктория до огромного кратера Индевор . Однако поиск в архиве снимков, сделанных микроскопическим имиджером марсохода, показывает, что некоторые из самых крупных сфотографированных ягод черники находятся близко к краю кратера Индевор (см. рисунок 11).
Рисунок 9. Свободные гематитовые шарики на обнажении осадков в кратере Игл. В этом месте диаметр большинства шариков составлял 4–6 мм; [9] на этом снимке диапазон составляет 3–6 мм. Снимок сделан на 46-й сол (10 марта 2004 г.).
Рисунок 10. Маленькие, свободные гематитовые шарики на почве примерно в 500 м к северо-западу от кратера Виктория. На этом снимке большинство шариков имеют диаметр 1-2 мм. Несколько имеют диаметр менее 1 мм, а самый большой - 2,5 мм x 4 мм. Изображение сделано на 910-й сол (2004-08-15).
Рисунок 11. Несколько свободных гематитовых шариков на обнажении осадков примерно в 200 м от кратера Эндевор. Самый большой шарик имеет диаметр 8,3 мм — это один из самых больших, сфотографированных Opportunity. Изображение сделано в 2669 сол (28.07.2011).
Количество ягод черники и плотность поверхности свободных шариков
Нет никаких рецензируемых опубликованных оценок количества свободных гематитовых шариков на почвах Меридиани или вкрапленных гематитовых шариков в осадочные породы равнины. Однако читатель может почувствовать, насколько ошеломляюще велики эти цифры, по фотографии участка почвы с типичной поверхностной плотностью гематитовых шариков. Такая фотография была опубликована. [4]
Рисунки 12 и 13 представляют собой версии фотографии в истинном и ложном цветах. [4] Сферулы легче увидеть в опубликованной версии в ложных цветах (рисунок 23). [4] Щелкните по нему, чтобы увеличить. Цель выборки на рисунках 12 и 13 имела 29% покрытия грубым гематитом. Диапазон покрытия среди похожих целей составлял от 10% до 40%. [4] Эти цели были отобраны на большой площади, между 70 сол (2004-04-04) и 999 сол (2007-11-15).
Рисунок 12. Это (приблизительно в истинном цвете) изображение представляет собой образец гематита с поверхности, полученный Pancam Opportunity на 532-й сол. [4] Измерения показали, что этот объект имеет 29% покрытия грубым гематитом. Изображение получено на 532-й сол (2005-07-02).
Рисунок 13. Это версия рисунка 12 в ложных цветах. Гематитовые шарики легче различить в ложных цветах. Изображение получено на 532-й сол (2005-07-02).
Изученные части равнины Opportunity не являются чем-то особенным: по сравнению с остальной частью Meridiani Planum, они не имеют высоких уровней гематита на поверхности. Чтобы увидеть это, посмотрите на карту гематита на поверхности равнины (рисунок 1b) и маленькую синюю линию (обозначенную как OT), указывающую маршрут пересечения равнины Opportunity .
Ошеломляющее количество свободных гематитовых шариков поражает, если экстраполировать рисунки 12 и 13 на всю площадь поверхности равнины (около 150 000 км 2 [23] ): 150 000 км 2 — это почти 2/3 площади главного острова Японии ( Хонсю ) и 72% площади главного острова Великобритании ( Великобритании ), а также больше, чем площадь суши 30 из 50 штатов США .
Число вкрапленных сферул (в отложениях равнины), вероятно, намного превышает число свободных сферул (на почве). [45] Поскольку (1) оценки глубины эрозии исходного осадка, необходимой для образования свободных сферул, составляют менее 1 метра, [37] [1] [27] в то время как (2) типичная глубина осадков равнины составляет несколько сотен метров. [16]
Блестящая черника без пыли
На изображении справа (рисунок 14) показаны блестящие гематитовые ягоды черники. Блеск и положение этих ягод черники необычны. Марсоход Opportunity вырыл траншею в верхних слоях почвы, которые лежат над отложениями Meridiani Planum. На рисунке 14 показана стена недавно вырытой траншеи с (частично раскрытой) черникой, зарытой в почву. Черника, зарытая в почву, встречается редко. Сортировка по размеру имеет тенденцию размещать свободные ягоды черники на поверхности или очень близко к поверхности почвенных пластов. Почти все сфотографированные ягоды черники подверглись воздействию атмосферы и теперь покрыты слоем марсианской пыли. [10] Слои пыли лишают ягоды черники блеска. Черника внутри траншеи не содержит пыли, потому что внутренняя часть почвенных пластов в основном свободна от пыли. [44] Без пыли эти ягоды черники блестят.
Черника на Земле
Земные аналоги
Исследователи из Университета Юты изучили сходство между черникой и сферическими конкрециями, обнаруженными в «юрском песчанике Навахо » на юге Юты. Они пришли к выводу, что на Марсе, должно быть, была предыдущая активность грунтовых вод, чтобы сформировать чернику. Однако они отмечают, что шарики более сферические в марсианском образце из-за отсутствия «стыков, трещин, разломов или других предпочтительных путей движения жидкости», в отличие от образца из Юты. [46] Группа исследователей из Японии изучила шарики, обнаруженные в Юте, а также шарики, которые позже были обнаружены в Монголии, в Гоби . Они нашли доказательства того, что конкреции, обнаруженные в этих местах, сначала образуются как «сферические кальцитовые конкреции» в песчанике. Кислая вода, богатая железом, затем растворяет кальцит, оставляя после себя богатые железом (гематитовые) шарики. Это приводит к выводу, что черника могла образоваться на ранней стадии истории Марса, когда атмосфера была более плотной, за счет того же процесса. [47]
^ abcd Содерблом, LA; и др. (2004). «Почвы кратера Игл и плато Меридиана на месте посадки марсохода Opportunity». Science . 306 (5702): 1723–1726. Bibcode :2004Sci...306.1723S. doi :10.1126/science.1105127. PMID 15576606. S2CID 5693765.
^ abc Grotzinger, JP; Arvidson, RE; Bell, JF; Calvin, W.; Clark, BC; Fike, DA; Golombek, M.; Greeley, R.; Haldemann, A.; Herkenhoff, KE; Jolliff, BL; Knoll, AH; Malin, M.; McLennan, SM; Parker, T.; Soderblom, L.; Sohl-Dickstein, JN; Squyres, SW; Tosca, NJ; Watters, WA (2005). "Стратиграфия и седиментология сухой и влажной эоловой осадочной системы, формация Бернс, плато Меридиана, Марс". Earth and Planetary Science Letters . 240 (1): 11–72. Bibcode :2005E&PSL.240...11G. дои : 10.1016/j.epsl.2005.09.039.
^ abcd Моррис, Р.В.; Клингельхёфер, Г.; Шредер, К.; Родионов, Д.С.; Йен, А.; Мин, Д.В.; Де Соуза, Пенсильвания; Вдовяк, Т.; Флейшер, И.; Геллерт, Р.; Бернхардт, Б.; Бонн, У.; Коэн, бакалавр; Евланов Е.Н.; Фох, Дж.; Гютлих, П.; Канкелейт, Э.; Маккой, Т.; Миттлфельдт, Д.В.; Ренц, Ф.; Шмидт, Мэн; Зубков Б.; Сквайрс, Юго-Запад; Арвидсон, Р.Э. (2006). «Мессбауэровская минералогия горных пород, почвы и пыли на плато Меридиана, Марс: путешествие Opportunity по богатым сульфатами обнажениям, базальтовому песку и пыли и отложениям гематитового лага». Журнал геофизических исследований: Планеты . 111 (E12). Bibcode : 2006JGRE ..11112S15M. doi : 10.1029/2006JE002791 . hdl : 1893/17161 .
^ ab Olsen, Rif Miles (2022). "Поиск анализа баланса массы для определения состава марсианской черники". Minerals . 12 (6): 777. Bibcode :2022Mine...12..777O. doi : 10.3390/min12060777 .
^ Хайнек, Брайан М. (2002). «Геологическое положение и происхождение месторождения гематита Terra Meridiani на Марсе». Журнал геофизических исследований . 107 (E10): 5088. Bibcode : 2002JGRE..107.5088H. doi : 10.1029/2002JE001891 .
^ abcde McLennan, SM; et al. (2005). «Происхождение и диагенез эвапоритовой формации Бернс, плато Меридиана, Марс». Earth and Planetary Science Letters . 240 (1): 95–121. Bibcode : 2005E&PSL.240...95M. doi : 10.1016/j.epsl.2005.09.041.
^ abcde Tosca, NJ; McLennan, SM; Clark, BC; Grotzinger, JP; Hurowitz, JA; Knoll, AH; Schröder, C.; Squyres, SW (2005). "Геохимическое моделирование процессов испарения на Марсе: выводы из осадочных данных на плато Меридиана". Earth and Planetary Science Letters . 240 (1): 122–148. Bibcode : 2005E&PSL.240..122T. doi : 10.1016/j.epsl.2005.09.042.
^ ab Ширли, Д. Л. и МакКлиз, Д. Дж., 1996, «Стратегия программы исследования Марса: 1995–2020 гг.», AIAA 96-0333, 34-я конференция и выставка по аэрокосмическим наукам, Рино, Невада (доступно онлайн по адресу: https://web.archive.org/web/20130511200249/http://trs-new.jpl.nasa.gov/dspace/bitstream/2014/23620/1/96-0064.pdf).
^ ab Christensen, P.; Ruff, S.; Fergason, R.; Gorelick, N.; Jakosky, B.; Lane, M.; McEwen, A.; McSween, H.; Mehall, G.; Milam, K. (2005). "Кандидаты на места посадки марсохода Mars Exploration Rover, как их видит THEMIS". Icarus . 176 (1): 12–43. Bibcode :2005Icar..176...12C. doi :10.1016/j.icarus.2005.01.004.
^ "ASU/THEMIS выбирают место посадки Opportunity".
^ Сквайрес, Стивен В.; Арвидсон, Рэймонд Э.; Баумгартнер, Эрик Т.; Белл, Джеймс Ф.; Кристенсен, Филип Р.; Гореван, Стивен; Херкенхофф, Кеннет Э.; Клингельхёфер, Гёстар; Мадсен, Мортен Бо; Моррис, Ричард В.; Ридер, Рудольф; Ромеро, Рауль А. (2003). "Исследование марсохода Athena Mars". Журнал геофизических исследований: Планеты . 108 (E12): 8062. Bibcode : 2003JGRE..108.8062S. doi : 10.1029/2003JE002121 .
^ ab Christensen, Philip R. (2004). "Формирование гематитсодержащего подразделения в Meridiani Planum: доказательства отложения в стоячей воде". Journal of Geophysical Research . 109 (E8). Bibcode : 2004JGRE..109.8003C. doi : 10.1029/2003JE002233 .
^ "Приземление Opportunity с одного попадания". 21 апреля 2017 г.
^ «Посадка с одного попадания в лунку в кратере Игл».
^ ab Bell, JF; et al. (2004). "Результаты многоспектральной съемки Pancam с марсохода Opportunity на плато Меридиана". Science . 306 (5702): 1703–1709. Bibcode :2004Sci...306.1703B. doi :10.1126/science.1105245. PMID 15576603. S2CID 20346053.
^ abcde Голомбек, MP; Грант, JA; Крамплер, LS; Грили, R.; Арвидсон, RE; Белл, JF; Вайц, CM; Салливан, R.; Кристенсен, PR; Содерблом, LA; Сквайрес, SW (2006). "Скорости эрозии в местах посадки марсохода Mars Exploration Rover и долгосрочное изменение климата на Марсе". Журнал геофизических исследований: Планеты . 111 (E12). Bibcode : 2006JGRE..11112S10G. doi : 10.1029/2006JE002754 .
^ ab Fergason, Robin L.; Christensen, Philip R.; Kieffer, Hugh H. (2006). "Высокоразрешающая тепловая инерция, полученная с помощью системы визуализации тепловой эмиссии (THEMIS): тепловая модель и приложения". Journal of Geophysical Research: Planets . 111 (E12). Bibcode :2006JGRE..11112004F. doi : 10.1029/2006JE002735 .
^ Кристенсен, Филип Р.; Якоски, Брюс М.; Киффер, Хью Х.; Малин, Майкл К.; Гарри Й. Максуин-младший; Нилсон, Кеннет; Мехалл, Грег Л.; Сильверман, Стивен Х.; Ферри, Стивен; Каплингер, Майкл; Равайн, Майкл (2004). «Система тепловизионной визуализации (Themis) для миссии «Марс-2001 Одиссея»». 2001 Mars Odyssey . С. 85–130. doi :10.1007/978-0-306-48600-5_3. ISBN978-94-015-6958-3.
^ Edgett, Kenneth S.; Parker, Timothy J. (1997). «Вода на раннем Марсе: возможные подводные осадочные отложения, покрывающие древнюю кратерированную местность в западной Аравии и Sinus Meridiani». Geophysical Research Letters . 24 (22): 2897–2900. Bibcode : 1997GeoRL..24.2897E. doi : 10.1029/97GL02840. S2CID 128370670.
^ Christensen, PR; Bandfield, JL; Clark, RN; Edgett, KS; Hamilton, VE; Hoefen, T.; Kieffer, HH; Kuzmin, RO; Lane, MD; Malin, MC; Morris, RV; Pearl, JC; Pearson, R.; Roush, TL; Ruff, SW; Smith, MD (2000). «Обнаружение минерализации кристаллического гематита на Марсе с помощью термоэмиссионного спектрометра: доказательства наличия воды вблизи поверхности». Journal of Geophysical Research: Planets . 105 (E4): 9623–9642. Bibcode : 2000JGR...105.9623C. doi : 10.1029/1999JE001093 .
^ Herkenhoff, KE; et al. (2004). «Данные микроскопического устройства формирования изображений Opportunity для воды на плато Меридиана». Science . 306 (5702): 1727–1730. Bibcode :2004Sci...306.1727H. doi :10.1126/science.1105286. PMID 15576607. S2CID 41361236.
^ Мэрион, GM; Кэтлинг, DC; Занле, KJ; Клэр, MW (2010). «Моделирование химических реакций на основе водных перхлоратов с применением к Марсу». Icarus . 207 (2): 675–685. Bibcode :2010Icar..207..675M. doi :10.1016/j.icarus.2009.12.003.
^ abc Чан, Марджори А.; Поттер, Салли Л.; Боуэн, Бренда Б.; Пэрри, У. Т.; Барж, Лора М.; Сейлер, Уинстон; Петерсен, Эрих У.; Боуман, Джон Р. (2012). «Характеристики конкреций оксида железа на Земле и их значение для Марса». Осадочная геология Марса . С. 253–270. doi :10.2110/pec.12.102.0253. ISBN978-1-56576-312-8.
^ ab Squyres, SW; et al. (2004). "Исследование Athena Rover's Science на плато Меридиана, Марс". Science . 306 (5702): 1698–1703. Bibcode :2004Sci...306.1698S. doi :10.1126/science.1106171. PMID 15576602. S2CID 7876861.
^ Тоска, Николас Дж.; МакЛеннан, Скотт М.; Дайар, М. Дарби; Склют, Элизабет К.; Мишель, Ф. Марк (2008). "Процессы окисления железа на плато Меридиана и их значение для вторичной минералогии железа на Марсе". Журнал геофизических исследований . 113 (E5). Bibcode : 2008JGRE..113.5005T. doi : 10.1029/2007JE003019 .
^ Hurowitz, Joel A.; Fischer, Woodward W.; Tosca, Nicholas J.; Milliken, Ralph E. (2010). «Происхождение кислых поверхностных вод и эволюция химии атмосферы на раннем Марсе». Nature Geoscience . 3 (5): 323–326. Bibcode : 2010NatGe...3..323H. doi : 10.1038/NGEo831.
^ Белл, Дж. (ред.) Поверхность Марса . 2008. Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-86698-9
^ "Dining on Diamonds". Журнал Astrobiology . 2004-08-05. Архивировано из оригинала 2015-10-01 . Получено 23 января 2017 .{{cite news}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ abcdefg Голомбек, MP; Уорнер, NH; Ганти, V.; Лэмб, MP; Паркер, TJ; Фергасон, RL; Салливан, R. (2014). «Модификация небольших кратеров на плато Меридиана и ее влияние на скорость эрозии и изменение климата на Марсе». Журнал геофизических исследований: Планеты . 119 (12): 2522–2547. Bibcode : 2014JGRE..119.2522G. doi : 10.1002/2014JE004658. S2CID 34067844.
^ ab Fenton, Lori K.; Michaels, Timothy I.; Chojnacki, Matthew (2015). «Поздние амазонские эоловые особенности, градация, ветровые режимы и состояние осадконакопления в окрестностях марсохода Opportunity, плато Меридиана, Марс». Aeolian Research . 16 : 75–99. Bibcode : 2015AeoRe..16...75F. doi : 10.1016/j.aeolia.2014.11.004.
^ ab Салливан, Р.; Андерсон, Р.; Биесядецкий, Дж.; Бонд, Т.; Стюарт, Х. (2011). «Сцепления, углы трения и другие физические свойства марсианского реголита из траншей и следов колес марсохода Mars Exploration Rover». Журнал геофизических исследований . 116 (E2). Bibcode : 2011JGRE..116.2006S. doi : 10.1029/2010JE003625.
^ abcd Олсен, Риф М. (2021). «Сбор оксида железа на Марсе». Ascend 2021 . doi :10.2514/6.2021-4037. ISBN978-1-62410-612-5.
^ Чан, Марджори А.; Бейтлер, Бренда; Парри, У.Т.; Ормё, Йенс; Комацу, Горо (17 июня 2004 г.). «Возможный земной аналог гематитовых конкреций на Марсе». Nature . 429 (6993): 731–4. Bibcode :2004Natur.429..731C. doi :10.1038/nature02600. PMID 15201902. S2CID 4424335.
^ Ёсида, Х.; Хасегава, Х.; Кацута, Н.; Маруяма, И.; Сироно, С.; Минами, М.; Асахара, Ю.; Нишимото, С.; Ямагучи, Ю.; Ичинноров, Н.; Меткалф, Р. (1 декабря 2018 г.). «Конкреции оксида железа, образованные взаимодействием карбонатных и кислых вод на Земле и Марсе». Science Advances . 4 (12): eaau0872. Bibcode :2018SciA....4..872Y. doi :10.1126/sciadv.aau0872. ISSN 2375-2548. PMC 6281427 . PMID 30525103.
Внешние ссылки
Специальный выпуск журнала Science Magazine о первых результатах проекта MER Opportunity
Пресс-релизы JPL, касающиеся сферул Марса: Первоначальный пресс-релиз, результаты по составу
Морфологические исследования марсианских сферул, сравнение с собранными земными аналогами. Полный текст PDF.
Осадочные конкреции против ударных конденсатов: происхождение гематитовых сферул плато Меридиана, Марс. Полный текст PDF.
Конкреции железняка - аналоги марсианских гематитовых сферул. Полный текст PDF.
Связь мрамора Моки с марсианскими сферулами.
ScienceDaily.com о шариках Моки и марсианских шариках
[1] связи с цианобактериями и наземными строматолитами.