Marsova povijest i mogućnost da je podržavao život već dugo fascinira znanstvenike. Ključ za razumijevanje te povijesti je otkrivanje klimatskih uvjeta koji su vladali na Marsu: je li Mars bio topao i vlažan s oceanima i rijekama ili hladan i leden, što bi značilo manju vjerojatnost za podržavanje života? Nedavna studija pruža dokaze koji podupiru ideju hladnijeg i ledenijeg Marsa, uspoređujući tla s Marsa s onima iz Newfoundlanda u Kanadi, poznatim po hladnoj subarktičkoj klimi.

Ova studija, objavljena 7. srpnja u časopisu Communications Earth and Environment, tražila je tla na Zemlji slična onima u Gale krateru na Marsu. Tlo je važno za rekonstrukciju povijesti okoliša jer minerali prisutni u njemu mogu otkriti evoluciju krajolika kroz vrijeme. Razumijevanje kako su se ovi materijali formirali može pomoći u odgovoru na dugogodišnja pitanja o povijesnim uvjetima na Marsu. Tla i stijene Gale kratera bilježe klimatske uvjete Marsa između 3 i 4 milijarde godina, razdoblje kada je na planetu bilo relativno puno vode, a na Zemlji se pojavio život.

Gale krater kao paleo jezero
Anthony Feldman, pedolog i geomorfolog iz DRI, objašnjava: "Gale krater je nekada bio jezero s vodom. No, kakvi su bili okolišni uvjeti tada?" Feldman naglašava da se neće pronaći izravni analog Marsove površine na Zemlji, zbog različitih uvjeta. No, analizom trendova na Zemlji može se pokušati razumjeti Marsove uvjete.

NASA-in rover Curiosity istražuje Gale krater od 2011. godine i pronašao je mnoge materijale u tlu poznate kao "X-ray amorfni materijal". Ovi materijali nemaju tipičnu atomsku strukturu koja definira minerale, pa se ne mogu lako karakterizirati tradicionalnim tehnikama kao što je rendgenska difrakcija. Kada se X-zrake usmjere na kristalne materijale, raspršuju se pod karakterističnim kutovima na temelju unutarnje strukture minerala. Međutim, X-ray amorfni materijal ne proizvodi ove karakteristične uzorke. Metoda rendgenske difrakcije koju je koristio rover Curiosity pokazala je da amorfni materijal čini između 15 i 73% ispitivanih uzoraka tla i stijena u Gale krateru.

Feldman opisuje amorfni materijal kao "žele", gdje se elementi i kemikalije slobodno kreću jedni pored drugih. Rover Curiosity također je proveo kemijske analize uzoraka tla i stijena, otkrivajući da je amorfni materijal bogat željezom i silicijom, ali siromašan aluminijem. Znanstvenici još uvijek ne razumiju točno što je amorfni materijal ili što njegova prisutnost znači za povijesne uvjete na Marsu. Otkriće više informacija o tome kako se ti materijali formiraju i opstaju na Zemlji moglo bi pomoći u rješavanju tih pitanja.

Feldman i njegovi kolege istraživali su tri lokacije u potrazi za sličnim X-ray amorfnim materijalom: Tablelands u Nacionalnom parku Gros Morne u Newfoundlandu, Klamath planine u Sjevernoj Kaliforniji i zapadnu Nevadu. Ove lokacije imaju serpentin tla koja su kemijski slična onima u Gale krateru: bogata željezom i silicijom, ali siromašna aluminijem. Tri lokacije pružile su različite razine padalina, snijega i temperature, što je pomoglo u razumijevanju okolišnih uvjeta koji stvaraju amorfni materijal i omogućuju njegovu očuvanje.

Na svakoj lokaciji, istraživački tim koristio je analizu rendgenske difrakcije i transmisijsku elektronsku mikroskopiju kako bi detaljnije proučio materijale tla. Subarktički uvjeti u Newfoundlandu proizveli su materijale kemijski slične onima u Gale krateru, bez kristalne strukture. Tla u toplijim klimama poput Kalifornije i Nevade nisu pokazala takve rezultate.

"Ovo pokazuje da je voda potrebna za formiranje ovih materijala," kaže Feldman. "Ali potrebni su hladni, gotovo smrznuti uvjeti godišnje temperature kako bi se amorfni materijal očuvao u tlu."

Amorfni materijal se često smatra relativno nestabilnim, jer atomi još nisu organizirani u svoje konačne kristalne oblike. "Postoji nešto u kinetici – brzini reakcije – što usporava organiziranje atoma i omogućava očuvanje tih materijala kroz geološke vremenske skale," kaže Feldman. "Vrlo hladni, gotovo smrznuti uvjeti su jedan od čimbenika koji omogućavaju formiranje i očuvanje tih materijala."

Studija poboljšava razumijevanje Marsove klime. Rezultati sugeriraju da je obilje ovog materijala u Gale krateru u skladu sa subarktičkim uvjetima sličnima onima u Islandu. Feldman i njegov tim planiraju dodatna istraživanja kako bi još preciznije odredili uvjete koji su omogućili očuvanje ovih materijala na Marsu.

Prema istraživanju objavljenom u časopisu Nature Communications, otkriveno je da Mars ima sezonske promjene koje utječu na klimu i površinske uvjete. To uključuje promjene temperature i pritiska koje mogu utjecati na očuvanje amorfnog materijala. Tim znanstvenika analizira podatke s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) kako bi bolje razumjeli ove promjene. Ovi podaci pomažu u predviđanju gdje bi se mogli pronaći drugi ključni uzorci tla na Marsu, što bi moglo pomoći u budućim misijama istraživanja Marsa.

Dodatna istraživanja
Znanstvenici su također analizirali podatke prikupljene od strane InSight landera, koji je istraživao unutrašnjost Marsa. Ti podaci omogućuju bolje razumijevanje seizmičkih aktivnosti koje utječu na površinske uvjete. Otkrića pokazuju da Mars ima aktivne tektonske ploče koje utječu na formiranje i očuvanje amorfnog materijala. Studija iz 2023. godine, objavljena u Science Advances, ukazuje na to da su određene regije Marsa geološki aktivne, što dodatno podržava teoriju o očuvanju amorfnog materijala u hladnim uvjetima.

Ovi rezultati ne samo da poboljšavaju razumijevanje Marsove prošlosti, već također pomažu u planiranju budućih misija. NASA i ESA planiraju nove misije koje će se fokusirati na prikupljanje uzoraka tla i njihov povratak na Zemlju. Ovi uzorci mogli bi pružiti ključne informacije o kemijskom sastavu Marsovog tla i povijesnim klimatskim uvjetima.

Istraživači s MIT-a rade na razvoju novih tehnologija za analizu uzoraka tla na Marsu. Njihov cilj je razviti prijenosne laboratorije koji mogu analizirati uzorke u stvarnom vremenu na Marsu, bez potrebe za njihovim povratkom na Zemlju. Ovi laboratoriji koristit će napredne tehnike poput masene spektrometrije i rendgenske fluorescencije kako bi pružili detaljne analize kemijskog sastava Marsovog tla.

Rezultati ovih istraživanja mogli bi imati značajan utjecaj na našu sposobnost razumijevanja Marsove povijesti i njegovog potencijala za podržavanje života. Dok znanstvenici nastavljaju istraživati Mars, svako novo otkriće približava nas odgovoru na pitanje je li Mars ikada podržavao život i kakvi su uvjeti vladali na tom planetu u prošlosti.

Izvor: Desert Research Institute