На Земле насчитывается около 61 000 метеоритов, или, по крайней мере, столько было найдено. Из них около 200 из них очень особенные: они пришли с Марса. И эти 200 метеоритов были важными ключами к тому, как Марс сформировался в ранней Солнечной системе.
Мы знаем, что Марс был совсем другим местом в прошлом. На самых старых поверхностях Марса наблюдаются признаки воды, вулканической активности и воздействия планетезималей, которые определяются как протопланеты диаметром до 1930 км (1200 миль). Но многие ключи к формированию Марса стираются с течением миллиардов лет, за исключением метеоритов.
Некоторые удары по Марсу были достаточно мощными, чтобы выбросить метеоры в космос, и некоторые из этих метеоров ударили Землю как метеориты. Эти метеориты содержат большие вариации элементов, таких как вольфрам и платина. Вольфрам и платина имеют сродство к железу, и в ранние, расплавленные дни на Марсе вольфрам и платина погружались в ядро планеты вместе с железом.
Таким образом, марсианские метеориты, которые мы обнаружили на Земле, являются образцом марсианской коры в начальный момент удара. Поскольку в момент удара вольфрама и платины в коре не было, они утонули в ядре, они, должно быть, пришли откуда-то еще. Новое исследование говорит о том, что вольфрам и платина в метеоритах произошли из коры планетезималей, поразивших Марс, а не из первоначальной коры Марса. Вместо этого Марсу потребовалось больше времени, чтобы сформироваться, чем предполагалось, и в это время планетезималы врезались в Марс, создавая ту кору, которая была отобрана метеоритами.
Исследование называется «Композиционно неоднородная марсианская мантия из-за поздней аккреции». Ведущий автор - Симона Марчи из Юго-Западного исследовательского института (SwRI). Статья опубликована в журнале Science Advances.
Если планетезималы осаждали свои вольфрам и платину на поверхности Марса, это означает, что эти планетезимали ударили по Марсу позже в своей истории, после того, как планета остыла и первичное ядро уже сформировалось. По сути, это означает, что Марс сформировался дольше, чем первоначально предполагалось. Соотношения изотопов в метеорах от радиоактивного распада в коре усиливают идею о том, что для образования Марса потребовалось больше времени.
Ранее свидетельство выглядело так, будто Марс сформировался примерно через 2–4 миллиона лет. Но этот вывод в значительной степени основывался на марсианских метеоритах и их соотношении изотопов вольфрама. Это новое исследование предполагает, что ограниченное число метеоритов, доступных для исследования, смещает результат.
«Мы знали, что Марс получил такие элементы, как платина и золото, от ранних крупных столкновений. Чтобы исследовать этот процесс, мы выполнили моделирование воздействия гидродинамики сглаженных частиц », - сказал д-р Симри Марчи из SwRI, ведущий автор статьи Science Advances с изложением этих результатов. «Исходя из нашей модели, ранние столкновения создают неоднородную марсианскую мантию, похожую на мраморный пирог. Эти результаты предполагают, что преобладающее представление о формировании Марса может быть предвзятым из-за ограниченного числа метеоритов, доступных для изучения ».
Соотношение изотопов вольфрама в метеоритах привело к выводу, что Марс сформировался примерно через 2-4 миллиона лет. Но столкновения с планетезималами с их собственными корками могли изменить баланс вольфрамовых соотношений в коре Марса, и это предполагает, что для формирования Марса потребовалось до 20 миллионов лет. И это то, что показывает модель команды.
«Столкновения снарядов, достаточно больших для того, чтобы иметь собственные ядра и оболочки, могут привести к неоднородной смеси этих материалов в ранней марсианской мантии», - сказал соавтор доктор Робин Кануп, помощник вице-президента Отдела космической науки и техники SwRI. «Это может привести к различным интерпретациям сроков формирования Марса, чем те, которые предполагают, что все снаряды маленькие и однородные».
Одна из проблем, связанных с марсианскими метеоритами, заключается в том, что мы не знаем точно, откуда они произошли на Марсе, и мы не знаем, являются ли они репрезентативной выборкой всей коры, или же они только из нескольких местах. Только с 200, маловероятно, что они - разнообразный образец. Фактически, более вероятно, что все марсианские метеориты происходят от относительно небольшого количества воздействий.
Это новое исследование показывает, что в разных местах марсианской коры могли быть разные концентрации материалов от разных крупных снарядов. Это влечет за собой различные концентрации железолюбивых элементов.
Трудность в понимании Марса сводится к отсутствию образцов. Марсианские метеориты, хотя и убедительны и интересны с научной точки зрения, не являются репрезентативной выборкой. Будущие миссии на Марс, мы надеемся, вернут больше образцов для изучения. С их помощью ученые смогут получить лучшее представление о том, насколько разнообразны железолюбивые породы в марсианской коре в настоящее время.
Это, в свою очередь, поможет нам понять историю формирования планеты.
«Чтобы полностью понять Марс, нам нужно понять роль, которую сыграли самые ранние и самые энергичные столкновения в его эволюции и составе», - заключил Марчи.
Больше:
- Пресс-релиз: SWRI МОДЕЛИ НАМЕРЕНЫ НА ДОЛГОЕ ВРЕМЕННОЕ РАСПИСАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МАРСА
- Исследовательская статья: Композиционно неоднородная марсианская мантия из-за поздней аккреции
- Космический журнал: Планета Марс, от полюса до полюса
