Eksplosivt vulkanudbrud producerede sjældent mineral på Mars

Planetforskere fra Rice University, NASAs Johnson Space Center og California Institute of Technology har et svar på et mysterium, der har undret Mars-forskningssamfundet, siden NASAs Curiosity-rover opdagede et mineral kaldet tridymit i Gale Crater i 2016.

Tridymit er en højtemperatur-lavtryksform af kvarts, som er ekstremt sjælden på Jorden, og det var ikke umiddelbart klart, hvordan en koncentreret del af det endte i krateret. Gale Crater blev valgt som Curiositys landingssted på grund af sandsynligheden for, at det engang holdt flydende vand, og Curiosity fandt beviser, der bekræftede, at Gale Crater var en sø så sent som for 1 milliard år siden.

"Opdagelsen af ​​tridymit i en muddersten i Gale Crater er en af ​​de mest overraskende observationer, som Curiosity-roveren har gjort i 10 års udforskning af Mars," sagde Kirsten Siebach fra Rice, medforfatter til en undersøgelse offentliggjort online i Earth og Planetary Science Letters . "Tridymite er normalt forbundet med kvartsdannende, eksplosive, udviklede vulkanske systemer på Jorden, men vi fandt det i bunden af ​​en gammel sø på Mars, hvor de fleste af vulkanerne er meget primitive."

Siebach, en assisterende professor i Rice's Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences, er missionsspecialist på NASA's Curiosity-team. For at finde ud af svaret på mysteriet samarbejdede hun med to postdoktorale forskere i hendes Rice-forskningsgruppe, Valerie Payré og Michael Thorpe, NASAs Elizabeth Rampe og Caltechs Paula Antoshechkina. Payré, undersøgelsens hovedforfatter, er nu på Northern Arizona University og forbereder sig på at blive medlem af fakultetet ved University of Iowa til efteråret.

Siebach og kolleger begyndte med at revurdere data fra hvert rapporteret fund af tridymit på Jorden. De gennemgik også vulkanske materialer fra modeller af Mars-vulkanisme og genundersøgte sedimentære beviser fra Gale Crater-søen. De kom så op med et nyt scenarie, der matchede alle beviserne:Marsmagma sad længere end normalt i et kammer under en vulkan og gennemgik en proces med delvis afkøling kaldet fraktioneret krystallisation, indtil ekstra silicium var tilgængeligt. I et massivt udbrud spyede vulkanen aske indeholdende det ekstra silicium i form af tridymit ud i Gale Crater-søen og de omkringliggende floder. Vand hjalp med at nedbryde asken gennem naturlige processer med kemisk forvitring, og vand hjalp også med at sortere de mineraler, der blev produceret ved forvitring.

Scenariet ville have koncentreret tridymit og producere mineraler i overensstemmelse med 2016-fundet. Det ville også forklare andre geokemiske beviser Nysgerrighed fundet i prøven, herunder opalinsilicater og reducerede koncentrationer af aluminiumoxid.

"Det er faktisk en ligefrem udvikling af andre vulkanske sten, vi fandt i krateret," sagde Siebach. "Vi hævder, at fordi vi kun så dette mineral én gang, og det var stærkt koncentreret i et enkelt lag, brød vulkanen sandsynligvis ud samtidig med, at søen var der. Selvom den specifikke prøve, vi analyserede, ikke udelukkende var vulkansk aske, var det aske der var blevet forvitret og sorteret efter vand."

Hvis et vulkanudbrud som det i scenariet fandt sted, da Gale Crater indeholdt en sø, ville det betyde, at eksplosiv vulkanisme fandt sted for mere end 3 milliarder år siden, mens Mars gik fra en vådere og måske varmere verden til den tørre og golde planet, den er i dag.

"Der er rigeligt med beviser for basaltiske vulkanudbrud på Mars, men dette er en mere udviklet kemi," sagde hun. "Dette arbejde antyder, at Mars kan have en mere kompleks og spændende vulkansk historie, end vi ville have forestillet os før Curiosity."

Curiosity-roveren er stadig aktiv, og NASA forbereder sig på at fejre 10-årsdagen for dens landing i næste måned. + Udforsk yderligere

Curiosity-roveren tager opgørelse over den vigtigste livsingrediens på Mars