Yeni araştırma Mars’ın soğuk ve buzlu geçmişini ortaya koyuyor

Yeni bir çalışma, Kızıl Gezegenin topraklarında gizlenen önemli ipuçlarını buldu.

Son araştırmalar Dünya’nın toprağını karşılaştırıyor ve… Mars Çalışma, Mars’ın tarihsel ikliminin Newfoundland’e benzer şekilde soğuk ve yarı arktik olduğunu öne sürüyor. Çalışma, Gale Krateri’nin toprağındaki, neredeyse donmuş koşullar altında korunmuş olabilecek amorf materyallere odaklandı ve Mars’ın çevresel koşulları ve üzerinde yaşam olasılığı hakkında yeni bilgiler sağladı.

Mars’ın geçmiş iklimini Dünya toprağı aracılığıyla keşfetmek

Mars’ın bir zamanlar yaşamı destekleyip desteklemediği sorusu onlarca yıldır bilim adamlarının ve kamuoyunun hayal gücünü meşgul ediyor. Bu keşfin özü, komşu gezegenin geçmişteki iklimi hakkında bilgi edinmektir: Gezegen sıcak ve nemli miydi, denizleri ve nehirleri gezegenimizdekilere çok benziyor muydu? Yoksa çok soğuk ve buzlu muydu, dolayısıyla bildiğimiz şekliyle yaşamı destekleme olasılığı daha mı düşüktü?

Yeni bir çalışma, Mars’ta bulunan topraklar ile soğuk yarı arktik iklime sahip Kanada’nın Newfoundland bölgesinde bulunan topraklar arasındaki benzerlikleri belirleyerek bu görüşü destekleyen kanıtlar buldu.

Gale Krateri’nin kenarı ve tabanının NASA’nın Curiosity gezgininden görünüşü. Resim kaynak: NASA/JPL-Caltech

Gale Krateri toprak analizinden bilgiler

Araştırma dergide yayımlandı Dünya ve çevre iletişimi 7 Temmuz’da, Bilim insanları, Dünya’da Mars’taki Gale Krateri’nde bulunanlara benzer materyaller içeren toprak aradılar. Mevcut mineraller bir manzaranın zaman içindeki evriminin öyküsünü anlatabildiğinden, bilim adamları genellikle çevre tarihini tasvir etmek için toprağı kullanırlar. Bu malzemelerin nasıl oluştuğuna dair daha fazla bilgi edinmek, Kızıl Gezegendeki tarihsel koşullar hakkında uzun süredir devam eden soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Gale Kraterinin toprağı ve kayaları, Mars’ın 3 ila 4 milyar yıl önceki, gezegende suyun nispeten bol olduğu bir dönemdeki ikliminin bir kaydını sağlıyor; bu, Dünya’da yaşamın ilk ortaya çıktığı dönemle aynı dönem.

Şu anda DRI’da çalışan toprak bilimci ve arazi morfologu Anthony Feldman, “Gale Krateri eski bir göl yatağıydı ve orada su olduğu açıktı” diyor ve ekliyor: “Peki su oradayken çevresel koşullar neydi? “Doğrudan Mars’ın yüzeyine, çünkü Mars ve Dünya arasındaki koşullar çok farklı, ancak karasal koşullar altındaki eğilimlere bakabilir ve bunları Mars hakkındaki soruları tahmin etmeye çalışmak için kullanabiliriz.”

Çalışma alanı Newfoundland’ın dağlık bölgelerinde yer almaktadır. Fotoğraf kredisi: Anthony Feldman/DRI

Mars materyallerini analiz etmedeki zorluklar

NASA’nın Curiosity aracı 2011’den bu yana Gale Krateri’ni inceliyor ve “amorf X-ışını malzemesi” olarak bilinen bol miktarda toprak malzemesi buldu. Bu toprak bileşenleri, mineralleri tanımlayan tipik tekrarlayan atom yapısından yoksundur ve bu nedenle, X-ışını kırınımı gibi geleneksel teknikler kullanılarak kolayca karakterize edilemez. X-ışınları örneğin elmas gibi kristal malzemelere ateşlendiğinde, metalin iç yapısına bağlı olarak X-ışınları farklı açılarda dağılır. Ancak X-ışını amorf maddesi bu karakteristik “parmak izlerini” üretmez. Curiosity, X-ışını amorf maddesinin Gale Krateri’nde test edilen toprak ve kaya örneklerinin %15 ila %73’ünü oluşturduğunu göstermek için bu X-ışını kırınım yöntemini kullandı.

Feldman, “X ışınlarından elde edilen amorf malzemeleri jöle olarak düşünebilirsiniz” diyor ve ekliyor: “Bu, birbiri üzerinde kayan farklı elementlerin ve kimyasalların bir karışımı.”

Curiosity gezgini ayrıca toprak ve kaya örnekleri üzerinde kimyasal analizler gerçekleştirdi ve amorf malzemenin demir ve silika açısından zengin olduğunu ancak alüminyumdan yoksun olduğunu buldu. Sınırlı kimyasal bilgilerin ötesinde, bilim adamları amorf maddenin ne olduğunu veya varlığının Mars’ın tarihi ortamıyla ilişkili olarak ne anlama geldiğini henüz anlamıyorlar. Bu gizemli malzemelerin Dünya’da nasıl oluştuğu ve varlığını sürdürdüğü hakkında daha fazla bilgi keşfetmek, Kızıl Gezegen hakkındaki kalıcı soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.

Mars koşullarını simüle eden saha çalışmaları

Feldman ve meslektaşları, X ışınlarına benzer amorf materyaller bulmak için üç bölgeyi ziyaret etti: Newfoundland’daki Gros Morne Ulusal Parkı platoları, kuzey Kaliforniya’daki Klamath Dağları ve batı Nevada. Bu üç bölge, araştırmacıların kimyasal olarak Gale Krateri’ndeki X-ışını amorf malzemesine benzer olduğunu tahmin ettiği yıpranmış topraklara sahipti: demir ve silikon açısından zengin ancak alüminyumdan yoksun. Üç bölge aynı zamanda amorf malzeme üreten ve korunmasını teşvik eden çevresel koşulların türü hakkında bilgi sağlamaya yardımcı olabilecek çeşitli yağış, kar yağışı ve sıcaklıklar da sağladı.

Araştırma ekibi her bölgede X-ışını kırınım analizi ve transmisyon elektron mikroskobu kullanarak toprağı inceledi; bu, toprak malzemelerini daha ayrıntılı bir düzeyde görmelerine olanak sağladı. Newfoundland’daki yarı arktik koşullar, kimyasal olarak Gale Krateri’nde bulunanlara benzer, ancak kristal yapıya sahip olmayan malzemeler üretti. Kaliforniya ve Nevada gibi daha sıcak iklimlerde üretilen topraklar böyle değildi.

Feldman, “Bu, bu malzemeleri oluşturmak için orada suya ihtiyacınız olduğunu gösteriyor” diyor ve ekliyor: “Ancak topraktaki amorf malzemenin korunması için koşulların soğuk olması ve yıllık ortalama sıcaklığın donmaya yakın olması gerekiyor.”

Amorf malzemeler genellikle nispeten kararsız olarak görülür; bu, atom seviyesinde atomların henüz nihai, daha kristalli formlarına göre organize edilmediği anlamına gelir. Feldman, “Kinetiğinde veya reaksiyon hızında, bu malzemelerin jeolojik zaman ölçeklerinde korunabilmesi için onu yavaşlatan bir şeyler oluyor” diyor ve şöyle devam ediyor: “Bizim teklifimiz, donmaya yakın çok soğuk koşullardır. Bu malzemelerin oluşmasını ve korunmasını sağlayan, harekette sınırlayıcı bir faktör.”

Feldman, “Bu çalışma, Mars’ın iklimi hakkındaki anlayışımızı geliştiriyor” diyor ve ekliyor: “Sonuçlar, bu malzemenin Gale Krateri’ndeki bolluğunun, örneğin İzlanda’da görebileceğimize benzer şekilde, kutup altı koşullarla tutarlı olduğunu gösteriyor.”

Referans: “Demir açısından zengin amorf X-ışını maddesi, geçmiş iklimi ve Mars’ta suyun kalıcılığını kaydeder”, Anthony D. Feldman ve Elizabeth M. Hausrath ve Elizabeth B. Rampe, Valerie Tu ve Tanya S. Beretiazko, Christopher DeFelice ve Thomas Sharp, 7 Temmuz 2024. Dünya ve çevre iletişimi.
DOI: 10.1038/s43247-024-01495-4