Lavtemperatur vandig ændring af marszirkon i den sene Amazonas-periode

Mange konti understøtter i øjeblikket tilstedeværelsen af ​​flydende vand på Mars, hvor hydratiserede mineraler vidner om tidligere processer med vandig forvitring i Mars -meteoritter som NWA 7533/7034. Planetforskere sigter mod at estimere tidspunktet for forvitring på Marsskorpen for at hjælpe med at forstå dens udvikling, tilgængeligheden af ​​flydende vand og beboelighed på Mars. I en nylig undersøgelse, Martin Guitreau og Jessica Flahaut ved University of Manchester, Storbritannien, og det nationale center for videnskabelig forskning i Frankrig, præsenteret en ny metode baseret på U-Th-Pb (Uran-Thorium-Lead) isotopdateringssystemer. Ved hjælp af teknikken, Guitreau og Flahaut undersøgte, om zirkonkrystaller gennemgik lavtemperatur vandig ændring, ligner observationer med Hadean-ældede detritalkrystaller fra Vest-Australien.

Dataene for NWA 7533 Zircons viste tegn på vandige ændringer, og modellering af det udviklende U-Th-Pb-isotopsystem indikerede, at den seneste ændring skete i den sene Amazonas-periode (227-56 Ma). Fundet udvider stort set den tidsvarighed, hvor flydende vand var tilgængeligt nær Mars -overfladen - hvilket tyder på, at Mars stadig kan være beboelig, baseret på beviserne. Resultaterne af undersøgelsen er nu offentliggjort den Naturkommunikation .

Zircon er en robust tidskapsel, der i vid udstrækning bruges i U-Pb geokronologi og i undersøgelsen af ​​magmatiske/metamorfe processer på Jorden. Planetforskere har vidnet om denne proces ved hjælp af terrestrisk detrital Zircon før 4378 millioner år. Alligevel, alfa-partikelemission og α-rekylkaskader på grund af U- og Th-forfald kan beskadige krystalgitteret, forårsager, at stråling ophobes i zirkonium med forskellige hastigheder baseret på koncentrationerne (forholdet) af U og Th. Dette trin er defineret som det "første perkolationspunkt", hvorefter kemiske elementer lettere kan mobiliseres end i uberørte krystaller. Den progressive amorfisering kan forårsage udvidelse af krystalgitter og revnedannelse i Zircon for at øge krystallens følsomhed over for termiske begivenheder som observeret med gamle zirkoner fra Jack Hills, Vest -Australien.

I det nuværende arbejde, Guitreau og Flahaut undersøgte, om afkobling mellem den målte og tidsintegrerede Th/U i Zircon kunne give mulighed for lavtemperatur vandige ændringer og derefter skitserede principperne for deres nye metode. Da forskerne anvendte metoden til udenjordiske zirkoner på månen til sammenligning med zirkoner fra Mars, de opnåede beviser for lavtemperatur vandig forvitring på Mars.

Da de modellerede udviklingen af ​​U-Th-Pb isotopsystemerne i zirkon for at bestemme udviklingen af ​​afkobling mellem det målte og tidsintegrerede Th/U, de opdagede, at ændringen skete ved 1500-1700 Ma; som en meget yngre begivenhed. Begivenheden svarede til den sene Amazonas -periode, som generelt betragtes som koldt og tørt på Mars. Som resultat, det nuværende arbejde demonstrerede tilgængeligheden af ​​vand nær Mars -overfladen i den seneste tid, antyder dens tilstedeværelse i dag.

For at undersøge følsomheden af ​​Zircon, forskerne overvejede kemiske ændringer samt isotopisk nulstilling under bevarelse af gitteret. For at vurdere disse betingelser, de brugte makroskopiske visuelle kriterier og mikroskopiske metoder, herunder transmissionselektronmikroskopi, Raman -spektroskopi, Røntgendiffraktion, atommagnetisk resonans og atomprobe tomografi. En enklere, indirekte tilgang er også at beregne den strålingsdosis, som en zirkonprøve gennemgik (alfa-henfald pr. gram prøve) ved hjælp af kronologisk information fra U-Pb-isotypesystemer og U- og Th-koncentrationer. For eksempel, da forskere beregnede stråledoserne af Jack Hills zircon -datasæt, de viste afkobling mellem de målte og tidsintegrerede Th/U-forhold i zircon-domæner. I dette tilfælde, stråledoser syntes at akkumulere ud over det første perkolationspunkt, processen krævede imidlertid verifikation før den blev brugt på vandige ændringer ud over Jorden.

Via omfattende forsøg Guitreau og Flahaut viste, at afkobling mellem den målte og tidsintegrerede Th/U udvist af jordzirkoner som en proxy for zirkonændringer ved vandige opløsninger ved lave temperaturer. Ved sammenligning, forskerne viste, at månens (måne) zirkoner udviste anomalt høje Th/U i overensstemmelse med det almindelige område for terrestrisk larve/magma baseret vulkansk (ild) zirkon. Dette var forventet, da der ikke er tegn på flydende vand på månen.

Tilsvarende Marszirkonkrystaller opnået fra meteoritten NWA 7533 og matrixen af ​​NWA 7034 viste konsistente målinger og tidsintegrerede Th/U-forhold. Baseret på eksisterende data og de foreliggende beregninger, Guitreau og Flahaut fortolkede den vandrette fordeling som bevis for lave temperaturændringer af zirkonkorn fra Mars ved hjælp af vandige opløsninger - ligesom krystallerne fra Vest -Australien. De foreliggende fund ved hjælp af afkobling mellem de målte og tidsintegrerede Th/U-forhold forstærkede ideen om tilgængeligheden af ​​flydende vand i Mars-undergrunden. Fænomenet fremkaldte avanceret forvitring af strålingsskadede zirkonkrystaller.

For at forstå tidspunktet for Marian vandig forvitring, Guitreau og Flahaut udviklede en to-trins model af U-Th-Pb-isotopudviklingen i det nuværende arbejde. De testede, om en aberrationshændelse (afvigelse) ved 1500 eller 1700 Ma kunne have stået for den observerede afkobling mellem den målte og tidsstyrede Th/U og zirkonændringen i NWA 7533. I modelens første fase, Guitreau og Flahaut undersøgte zirkondannelse ved 4430 Ma, efterfulgt af anden fase som en ændringsbegivenhed om stigende U- og Th -koncentrationer for at ændre zirkon i NWA 7533 -meteoritten. Ved hjælp af to-trins modellen, de viste, at uran kunne beriges med 2-5 gange den oprindelige koncentration for at matche både Jack Hills og Martian Zircon-data. Resultaterne indikerede, at de observerede niveauer af Th/U kunne have fundet sted ved 1700 Ma eller 1500 Ma.

Forskerne implementerede modellen yderligere med et ekstra trin for at danne en tretrinsmodel, ved hjælp af de samme Th/U-forhold og uranberigelsesfaktorer som i totrinsmodellen. Resultaterne viste, at mens de bestemte ændringsalder forblev meget unge, de specifikke ændringer, som forskerne registrerede, skete i slutningen af ​​Amazonas -perioden.

På denne måde, Guitreau og Flahaut præsenterede deres nye data med robust bevis fra eksisterende undersøgelser for at indikere, at lavtemperaturændringshændelsen registreret i NWA-zirkoner fandt sted i den sene Amazonas-periode på Mars. De antager, at tilgængeligheden af ​​vand til forvitring i den sene Amazonas sandsynligvis blev styret af påvirkningsinduceret hydrotermisk aktivitet.

Observationerne i den foreliggende undersøgelse var i overensstemmelse med ændring af zircon efter brecciation (stenfragmentering), og den yngste vulkanske aktivitet på Mars kunne også have spillet en rolle på grund af ændringer i den nuværende kryosfære. De registrerede ændringer af zirkoner i NWA 7533 meteoritten repræsenterede den yngste episode af vedvarende vandig ændring, der hidtil er rapporteret på Mars. Resultaterne understøtter konceptet om, at Mars endnu kan være beboelig i forhold til den påviste tilgængelighed af flydende vand i sin nylige fortid.

© 2019 Science X Network