Марсоход НАСА Perseverance подтвердил наличие древнего озера на Марсе, оно может стать ключом к разгадке древней жизни. Свидетельства существования древних озерных отложений у подножия кратера Джезеро на Марсе дают новую надежду на обнаружение следов жизни в образцах, собранных марсоходом НАСА «Персеверанс».
Perseverance — «Настойчивость» приземлился 18 февраля 2021 года внутри кратера Джезеро на Красной планете шириной 28 миль (45 километров), в котором, как полагают, когда-то располагалось большое озеро и дельта реки. Ровер прочесывает кратер в поисках признаков прошлой жизни, а также собирает и хранит по пути десятки образцов для возможного возвращения на Землю в будущем. Используя инструмент Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment (RIMFAX), установленный на марсоходе, исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Университета Осло обнаружили новые подсказки о том, как слои отложений формировались с течением времени на дне кратера.
Комплекс геологических признаков позволял предположить, что более 3,5 миллиарда лет назад здесь было озеро, в которое впадала довольно крупная река. На космоснимках, сделанных автоматической межпланетной станцией «Марс-экспресс» Европейского космического агентства (ЕКА), напротив ее устья на дне кратера отчетливо виден конус осадочных отложений дельты древней реки.
«С орбиты мы можем увидеть множество различных месторождений, но мы не можем с уверенностью сказать, является ли то, что мы видим, их исходным состоянием или же мы видим завершение длинной геологической истории», — сказал Дэвид Пейдж, первый Автор исследования, заместитель главного исследователя RIMFAX и профессор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Чтобы сказать, как образовались эти вещи, нам нужно заглянуть глубже».
Пока Perseverance путешествует по поверхности Марса, прибор RIMFAX посылает радиолокационные волны вниз с интервалом в 4 дюйма (10 сантиметров) и измеряет импульсы, отраженные с глубины около 65,6 футов (20 метров) под поверхностью, чтобы создать подповерхностный профиль кратера на Марсе. Данные RIMFAX показали наличие отложений от воды, которая когда-то заполняла кратер. Вполне возможно, что в это время в кратере могла существовать микробная жизнь, и, если бы такая жизнь существовала на Марсе, образцы отложений из этой области содержали бы следы их останков.
Произошли два различных периода отложений, в результате которых на дне кратера образовались слои отложений, которые кажутся регулярными и горизонтальными, очень похожими на слои, наблюдаемые на Земле. Согласно заявлению, колебания уровня воды в озере привели к тому, что некоторые отложения отложений образовали огромную дельту, которую «Персеверанс» пересек в период с мая по декабрь 2022 года.
Радиолокационные измерения также показывают неровное дно кратера под дельтой, что, вероятно, связано с эрозией до того, как отложения появились. После того, как озеро со временем высохло, слои отложений в кратере подверглись эрозии, образовав геологические особенности, видимые на поверхности Марса сегодня. «Изменения, которые мы наблюдаем в каменных породах, вызваны крупномасштабными изменениями в марсианской среде», — говорится в заявлении Пейдж. «Приятно, что мы можем видеть так много свидетельств изменений на такой маленькой географической территории, что позволяет нам распространить наши выводы на масштабы всего кратера».
Спектрометрическая съемка с борта орбитального спутника Mars Reconnaissance Orbiter, запущенного в 2005-м, показала, что они содержат карбонаты и глинистые минералы, для образования которых нужна жидкая вода. По мнению ученых, если в ранние эпохи на Марсе существовала жизнь, то ее следы должны сохраниться в осадочных породах дельты или самого озера. Поэтому сюда и решили отправить марсоход.
Особый интерес с точки зрения поисков следов древней жизни представляют карбонаты. На Земле они слагают раковины морских беспозвоночных, скелеты кораллов, а также строматолиты — ископаемые остатки древних цианобактериальных матов. Карбонатные окаменелости прекрасно сохраняются в осадочных породах миллиарды лет. Древнейшие строматолиты, найденные в земных породах, тоже возникли 3,5-3,7 миллиарда лет назад.
Марсоход Perseverance оборудован приборами для анализа химического и минералогического состава пород и обнаружения органических соединений, а также георадаром RIMFAX (Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment), который зондирует марсианские недра на глубину до 20 метров. Он способен различать породы разной плотности и структуры, находить подземный водяной лед и линзы соляного рассола. Помимо этого, у марсохода есть роботизированная рука с буром, с помощью которой аппарат отбирает пробы пород весом около 20 граммов каждая и запечатывает их в металлические цилиндры.
Ключевая задача Perseverance, как ее определили руководители проекта, — поиск биосигнатур, которые могут подтвердить существование микробной жизни на Марсе в прошлом. Поэтому миссия изначально была нацелена на сбор и анализ образцов осадочных пород дна озера и дельты древней реки. Сложность заключалась в том, что рельеф палеодельты имеет перевернутую топографию. Из-за того, что осадочные отложения более устойчивы к выветриванию, чем окружающие их пирокластические породы, бывшие рукава русла реки сейчас представляют собой хребты, возвышающиеся над окружающей местностью. Поэтому марсоход решили посадить не в зону дельты, а на плоское дно кратера напротив нее.
Принцип действия прибора следующий: через каждые десять сантиметров пути он излучает электромагнитные радиолокационные волны, проникающие до 20 метров вглубь Марса. Определяя импульс отраженных волн, возвращающихся с глубины, георадар строит изображение профиля недр, на котором видны породы с различными физическими свойствами и границы раздела между ними с точностью до одного сантиметра.
Ранее по геологическим данным было известно, что кратер образовался примерно 3,9 миллиарда лет назад, в середине нойского периода. Его дно сложено в основном вулканическими породами возрастом от 3,9 до 3,8 миллиарда лет. А осадочные отложения дельты сформировались 3,75-3,5 миллиарда лет назад, в поздненойско-раннегесперийское время.
Затем образовалось озеро, и на его дне начали отлагаться осадки. В базальной (самой нижней) части озерных отложений слои строго горизонтальные. Это говорит о том, что седиментация на начальном этапе протекала в обстановке обширного спокойного водоема. Постепенно уровень озера повышался. Вместе с ним росла высота конуса речных наносов — дельтовых отложений в его западной части, в месте впадения реки.
Затем наступил сухой период. Воды в озере становилось все меньше, а спокойное течение реки сменилось эпизодическими бурными потоками. На это указывает наличие множества валунов в недифференцированных осадках верхней части дельтовых отложений. Затем озеро пересохло и начался второй этап эрозии. В это время образовались скальные останцы типа мыса Нукшак и глубокие промоины типа ущелья Хоксбилл.
