«Апостериори»: Марсианский метеорит заполнил пробел почти в два миллиарда лет в геологической истории Марса

Новости науки и технологий

Поддержите «Эхо», если вы не в России

Учёные исследовали метеорит Northwest Africa 13441, найденный в Алжире в 2019 году. Анализ показал, что это фрагмент марсианской магматической породы возрастом около 1 миллиарда 270 миллионов лет. При этом его химический и изотопный состав отличается от большинства известных образцов с Марса. Результаты исследования опубликованы в журнале Geochimica et Cosmochimica Acta.

NWA 13441 относится к шерготтитам – наиболее распространённой группе марсианских метеоритов. Это базальтовые породы, которые образовались из расплавленной магмы внутри Марса, а затем оказались выброшены с поверхности планеты в результате столкновений с астероидами. В дальнейшем некоторые из этих обломков пересекли орбиту Земли и упали на её поверхность.

Известно около 400 марсианских метеоритов, однако геологическая летопись, которую они позволяют восстановить, очень неравномерна. Почти все датированные шерготтиты моложе 600 миллионов лет. При этом следующие по возрасту известные образцы сформировались около 2 миллиардов 400 миллионов лет назад. Таким образом, эти группы разделяет промежуток продолжительностью около 1 миллиарда 800 миллионов лет, практически не представленный марсианскими метеоритами. Возраст NWA 13441 составляет около 1 миллиарда 273 миллионов лет, что позволяет частично заполнить этот пробел.

Однако ещё более необычным оказался изотопный состав метеорита. Исследователи измерили соотношение изотопов самария и неодима в отдельных минералах. Самарий-147 постепенно распадается с образованием неодима-143, поэтому соотношение этих изотопов позволяет определить возраст породы и получить информацию о веществе, из которого первоначально образовалась магма.

Разные части марсианской мантии имеют различные соотношения этих элементов и их изотопов. Поэтому шерготтиты обычно разделяют на несколько групп, которые связывают с обогащёнными, промежуточными и обеднёнными мантийными резервуарами. По содержанию редкоземельных элементов NWA 13441 напоминает промежуточные шерготтиты. Однако его изотопный состав неодима совершенно нетипичен для этой группы. Он оказался близок к так называемому хондритному составу – составу вещества, из которого формировались каменистые тела ранней Солнечной системы.

По одной из гипотез авторов исследования, магма NWA 13441 могла происходить из ранее неизвестного участка марсианской мантии, который сохранил относительно примитивный химический состав на протяжении миллиардов лет. Марс сформировался очень быстро – вероятно, менее чем за 5 миллионов лет после появления Солнечной системы. При этом на планете нет современной тектоники плит, подобной земной. Поэтому отдельные области её внутренних слоёв могли практически не перемешиваться и сохранять очень древние химические характеристики.

Однако существует и другое объяснение. Необычный состав метеорита мог возникнуть в результате смешивания магмы из уже известных обогащённых и обеднённых резервуаров марсианской мантии. Получившаяся смесь также могла дать наблюдаемое соотношение изотопов. Поэтому пока нельзя однозначно утверждать, что исследователи действительно обнаружили следы нового мантийного резервуара.

Исследование позволило восстановить и некоторые условия образования самого метеорита. По химическому составу пироксена учёные пришли к выводу, что кристаллизация магмы, вероятно, началась возле границы коры и мантии Марса. Около 28 процентов породы составляют крупные кристаллы оливина, а ещё примерно 7 процентов – участки расплавного стекла. 

Кроме того, структура минералов показывает, что порода пережила чрезвычайно мощное ударное воздействие. По оценкам исследователей, пиковое давление составляло примерно от 28 до 34 гигапаскалей. Подобные условия могли возникнуть при столкновении с астероидом.

Авторы работы считают, что NWA 13441 показывает, насколько неполной остаётся доступная учёным выборка марсианских пород. Даже сотни найденных на Земле метеоритов могут происходить лишь из ограниченного количества районов Марса и не отражать всего химического разнообразия его мантии.

Поэтому дальнейшее изучение ещё не датированных марсианских метеоритов может помочь обнаружить другие неизвестные источники магмы и заполнить оставшиеся пробелы в геологической истории планеты. В будущем более полную картину могут дать образцы пород, собранные марсоходом Perseverance.