Jauns pētījums liecina, ka Jezero krātera noslēpumainā Margin Unit zona saglabā liecības par daudz sarežģītāku ūdens vēsturi, nekā zinātnieki bija gaidījuši. Šajā vietā pārmaiņus iedarbojušies senais ezers, pazemes ūdeņi un vēlāk arī hidrotermāla jeb ar karstumu saistīta aktivitāte.

Kad NASA roveris “Perseverance” 2023. gada septembrī sasniedza Marsa Jezero krātera iekšējo malu, pētnieki cerēja atrast nogulumiežus gar kādreizējā Marsa ezera krasta līniju. Šādi ieži veidojas, ilgstoši uzkrājoties materiāla slāņiem. Uz Zemes no māliem un dūņām veidojušies nogulumieži var būt īpaši vērtīgi, jo tie mēdz saglabāt liecības par senas mikroorganismu dzīvības pastāvēšanu.

Zinātniekus šo apvidu interesēja arī tāpēc, ka Marsa orbitālie aparāti tur bija konstatējuši izteiktas karbonātu minerālu pazīmes. Uz Zemes karbonāti bieži veidojas seklos ezeros un okeānos, tostarp vidēs, kurās iespējama dzīvība.

Nevis nogulumieži, bet magmatiskas izcelsmes ieži

Paredzēto nogulumu vietā “Perseverance” sastapās ar magmatiskas izcelsmes iežiem. Tie var veidoties, pazemē atdziestot magmai, vai arī virszemē sacietējot vulkāniskajam materiālam. Tā kā šo iežu minerāli var saglabāt informāciju par apstākļiem to veidošanās laikā, tie sniedz īpaši detalizētu ģeoloģisko ierakstu.

Margin Unit zonā šie ieži atklāja negaidīti sarežģītu vēsturi. Pierādījumi liecina, ka ūdens ar tiem mijiedarbojies vismaz trīs atsevišķos gadījumos, un katrs no šiem posmiem iežu ķīmisko sastāvu un fizisko izskatu mainījis citādi. Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā Communications Earth & Environment.

Liela daļa pierādījumu iegūta ar “Perseverance” mastā uzstādīto instrumentu SuperCam. Tas nosaka ģeoloģisko objektu minerālo sastāvu, analizējot to atstaroto gaismu. Kad misijas zinātnieki identificē daudzsološu mērķi, SuperCam var uz to vērst lāzeru no attāluma līdz 21 pēdai (6,5 metriem). Lāzers rada nelielu plazmas uzliesmojumu, un šīs plazmas spektrs atklāj ieža ķīmisko sastāvu. Izmantojot šo metodi, “Perseverance” Margin Unit zonā izpētījis vairāk nekā 185 pamatklints mērķus.

“Pirms mēs sasniedzām Margin Unit, galvenā hipotēze, kas balstījās uz orbitālajiem novērojumiem, bija tāda, ka no orbītas redzamie karbonāti izveidojušies mijiedarbībā ar ezeru, kas reiz atradās Jezero krāterī,” sacīja pētījuma vadošā autore, Purdjū universitātes Vestlafajetas pilsētā Indiānas štatā pētniece Kendisa Bedf vorda. “Taču tagad mēs zinām, ka šī vieta kļuva par sava veida ūdens sistēmu krustpunktu. Margin Unit atradumi ir nozīmīgi, jo Jezero krāteris atrodas vienā no lielākajiem karbonātu atsegumiem uz Marsa, tāpēc tas, ko šeit uzzinām, sniedzas tālu ārpus šī krātera.”

Trīs dažādi ūdens darbības posmi

“Perseverance” izpētīja Margin Unit aptuveni 870 pēdu (265 metru) augstuma diapazonā. Zonas augstākajās daļās roveris sastapa rupjgraudainus, kristāliskus iežus, kuros bija daudz olivīna. Tie gandrīz neuzrādīja pazīmes, ka tos būtu pārveidojis ūdens.

Olivīns satur magniju un dzelzi. Pētnieki secināja, ka ar olivīnu bagātā vienība sākotnēji veidojusies magmas masā dziļi zem Marsa virsmas. Magma atdzisusi pietiekami lēni, lai izveidotos lieli minerālu graudi. Daudz vēlāk erozija aiznesusi virsējos materiālus un atsegusi iezi uz virsmas.

Daudz citāda aina bija vērojama Margin Unit lejasdaļā, netālu no senā ezera dibena. Tur olivīns, šķiet, bija stipri pārveidots: tā graudi bija saplaisājuši, bet atstarpes starp tiem aizpildīja silīcija dioksīds jeb silīcija savienojumi.

Karbonāts un silīcija savienojumi īpaši interesē zinātniekus, kuri meklē senas apdzīvojamības pazīmes. Uz Zemes, ūdenim reaģējot ar olivīnu, var rasties ūdeņradis, ko noteikti mikroorganismi spēj izmantot kā enerģijas avotu. Šīs pašas reakcijas var veidot arī karbonātu un silīcija savienojumus — minerālus, kas spēj saglabāt kādreizējās mikrobu aktivitātes pēdas.

Pētnieki var rekonstruēt secību, kādā ūdens pārveidojis Margin Unit, lai gan pagaidām nav iespējams precīzi noteikt, kad katrs no šiem posmiem noticis.

Pirmais zināmais posms bija saistīts ar pazemes ūdeņiem, kuros bija daudz oglekļa dioksīda. Ūdenim plūstot cauri iežiem, tas reaģēja ar olivīnu un zemākajās zonās plaisās izveidoja karbonātu. Laika gaitā erozija aiznesa daļu mīkstāko apkārtējo materiālu, atstājot cietākās ar karbonātu aizpildītās plaisas izteiktu grēdu veidā.

Otrais ūdens aktivitātes periods, iespējams, bija saistīts ar seno ezeru, kas reiz piepildīja Jezero krāteri.

“Daži Margin Unit ieži satur arī silīcija savienojumus,” sacīja Havaju Universitātes Manoa pilsētiņas planētu zinātniece un pētījuma līdzautore Elēni Ravanisa. “Olivīnam pārvēršoties karbonātā, var palikt silīcija savienojumi, un mēs redzam vairāk šādu savienojumu iežos, kas atradās zem ūdens līnijas.”

Trešais un vēlāk notikušais posms, šķiet, bija saistīts ar sakarsētu ūdeni, kas pārvietojies pazemē.

Karstā pazemes ūdens pazīmes

Vienā vietā Margin Unit austrumu daļā “Perseverance” atrada aptuveni 10 collu (25 centimetru) biezas minerālu dzīslas. Tās satur, cita starpā, kalcija sulfātu un fluorītu.

Fluorīta klātbūtne sniedz svarīgu norādi par apstākļiem, kādos dzīslas veidojušās. Fluorīts parasti rodas, karstam ūdenim cirkulējot cauri vulkāniskajiem iežiem. Tas norāda, ka pēc agrākās mijiedarbības ar pazemes ūdeņiem un ezeru Jezero krāterī bijis vēl viens, vēlīnāks sakarsētu pazemes ūdeņu aktivitātes periods.

Kopumā novērojumi liecina, ka Margin Unit neveidoja tikai viena ezera vide. Tā kļuva par vairāku atšķirīgu ūdens sistēmu tikšanās vietu, kuras dažādos Marsa vēstures posmos pārveidoja tos pašus iežus.

“Ja ir viena lieta, ko esmu iemācījusies pēc desmit gadu darba ar Marsa roveriem, tā ir tā, ka Marss nemitīgi sagādā pārsteigumus,” sacīja Bedf vorda. “Ir ļoti reti gadījumi, kad viss ir tā, kā mēs to sagaidām, balstoties uz orbitālajiem datiem. Es ceru, ka šis darbs palīdzēs mainīt zinātnieku skatījumu uz ūdens vēsturi Jezero krāterī un uz Marsa kopumā. Galu galā es ceru, ka tas palīdzēs planētu zinātniekiem rekonstruēt agrīnā Marsa mainīgo klimatu un apdzīvojamību.”