Meteorietenonderzoek werpt nieuw licht op het ontstaan van Mars

[univers]

Onderzoekers van de Universiteit van Arizona hebben Martian-meteorieten onderzocht om de chaotische geschiedenis van Mars te reconstrueren. Hun bevindingen suggereren dat Mars mogelijk geen wereldwijde magma-oceaan heeft gehad.


Marsmeteoriet NWA 7034. (NASA)

In de palm van Jessica Barnes staat een oud mozaïek ter grootte van een munt van glas, mineralen en rotsen zo dik als een streng wolvezels. Het is een stukje Mars-meteoriet, bekend als Noordwest-Afrika 7034 of Black Beauty, dat werd gevormd toen een enorme impact verschillende stukken Martiaanse korst aan elkaar vastmaakte.

Barnes is assistent-professor planetaire wetenschappen aan de University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory. Zij en haar team analyseerden de Black Beauty-meteoriet en de beruchte Allan Hills 84001-meteoriet - controversieel in de jaren negentig omdat ze naar verluidt Mars-microben bevatten - chemisch geanalyseerd om de watergeschiedenis en planetaire oorsprong van Mars te reconstrueren.

Hun analyse, vandaag gepubliceerd in Nature Geoscience , toonde aan dat Mars waarschijnlijk vroeg in zijn geschiedenis water ontving van ten minste twee sterk verschillende bronnen. De variabiliteit die de onderzoekers ontdekten, impliceert dat Mars, in tegenstelling tot de aarde en de maan, nooit een oceaan van magma heeft gehad die de planeet volledig omvat.

'Deze twee verschillende waterbronnen in het interieur van Mars kunnen ons iets vertellen over het soort objecten dat beschikbaar was om samen te smelten in de innerlijke, rotsachtige planeten', zei Barnes. Twee verschillende planetesimalen met enorm verschillende watergehalten hadden elkaar kunnen raken en nooit volledig gemengd. "Deze context is ook belangrijk om de bewoonbaarheid en astrobiologie van Mars in het verleden te begrijpen."

Het water lezen

'Veel mensen hebben geprobeerd de watergeschiedenis van Mars te achterhalen', zei Barnes. "Zoals, waar kwam water vandaan? Hoe lang was het in de korst (oppervlakte) van Mars? Waar kwam het inwendige water van Mars vandaan? Wat kan water ons vertellen over hoe Mars is gevormd en geëvolueerd?"

Barnes en haar team waren in staat om de watergeschiedenis van Mars samen te voegen door te zoeken naar aanwijzingen in twee soorten of isotopen van waterstof. Eén waterstofisotoop bevat één proton in zijn kern; dit wordt soms "lichte waterstof" genoemd. Het andere isotoop heet deuterium, dat een proton en een neutron in de kern bevat; dit wordt ook wel "zware waterstof" genoemd. De verhouding tussen deze twee waterstofisotopen signaleert aan een planetair wetenschapper de processen en mogelijke oorsprong van water in de rotsen, mineralen en glazen waarin ze worden aangetroffen.

Meteorite Mystery

Al ongeveer 20 jaar registreren onderzoekers de isotopenverhoudingen van meteorieten op Mars en hun gegevens waren overal. Er leek weinig trend te zijn, zei Barnes.

Water dat vastzit in aardgesteenten wordt niet-gefractioneerd genoemd, wat betekent dat het niet veel afwijkt van de standaardreferentiewaarde van oceaanwater - een verhouding van 1: 6,420 van zware tot lichte waterstof. De atmosfeer van Mars daarentegen is sterk gefractioneerd - het wordt meestal bevolkt door deuterium of zware waterstof, waarschijnlijk omdat de zonnewind het lichte waterstof heeft weggenomen. Metingen van meteorieten op Mars - waarvan er vele diep in Mars zijn opgegraven door inslaggebeurtenissen - liepen tussen de metingen van de atmosfeer van de aarde en van Mars.

Het team van Barnes ging op zoek naar de samenstelling van de waterstofisotoop van de korst van Mars, specifiek door monsters te bestuderen waarvan ze wisten dat ze afkomstig waren van de korst: de meteorieten van Black Beauty en Allan Hills. Black Beauty was vooral nuttig omdat het een mix is ​​van oppervlaktemateriaal uit veel verschillende punten in de geschiedenis van Mars.

"Dit stelde ons in staat om een ​​idee te vormen van hoe de korst van Mars er in de afgelopen miljarden jaren uitzag", zei Barnes.

De isotopenverhoudingen van de meteorietmonsters vielen ongeveer halverwege tussen de waarde voor aardgesteenten en de atmosfeer van Mars. Toen de bevindingen van de onderzoekers werden vergeleken met eerdere studies, inclusief resultaten van de Curiosity Rover, leek dit het geval te zijn voor het grootste deel van Mars 'geschiedenis van meer dan 4 miljard jaar.

'We dachten: ok, dit is interessant, maar ook een beetje raar', zei Barnes. 'Hoe verklaren we deze tweedeling waarbij de atmosfeer van Mars wordt gefractioneerd, maar de korst blijft in principe hetzelfde gedurende geologische tijd?'

Barnes en haar collega's probeerden ook uit te leggen waarom de korst zo anders leek dan de Martiaanse mantel, de rots die eronder ligt.

'Als je probeert deze vrij constante isotopische verhouding van de aardkorst te verklaren, kun je de atmosfeer echt niet gebruiken om dat te doen', zei Barnes. 'Maar we weten hoe korsten worden gevormd. Ze worden gevormd uit gesmolten materiaal van binnenuit dat stolt op het oppervlak.'

"De heersende hypothese voordat we met dit werk begonnen, was dat het binnenste van Mars meer aardachtig en niet-gefractioneerd was, en dus de variabiliteit in de verhoudingen van waterstofisotopen in monsters op Mars was te wijten aan ofwel terrestrische besmetting of atmosferische implantatie toen het van Mars afkwam," Zei Barnes.

Het idee dat het interieur van Mars aardachtig van samenstelling was, kwam van een studie van een meteoriet op Mars waarvan wordt gedacht dat deze afkomstig is van de mantel - het interieur tussen de kern van de planeet en de oppervlaktekorst.

Barnes zei echter: 'Mars-meteorieten plotten in feite overal, en dus proberen om erachter te komen wat deze monsters ons eigenlijk vertellen over water in de mantel van Mars is historisch gezien een uitdaging geweest. Het feit dat onze gegevens voor de korst waren zo verschillend was voor ons aanleiding om terug te gaan naar de wetenschappelijke literatuur en de gegevens te onderzoeken. "

De onderzoekers ontdekten dat twee geochemisch verschillende soorten vulkanische gesteenten van Mars - verrijkte shergottieten en verarmde shergottieten - water bevatten met verschillende verhoudingen van waterstofisotopen. Verrijkte shergottieten bevatten meer deuterium dan de verarmde shergottieten, die meer op de aarde lijken, vonden ze.

'Het blijkt dat als je verschillende hoeveelheden waterstof uit deze twee soorten shergottieten mengt, je de aardkorstwaarde kunt krijgen', zei Barnes.

Zij en haar collega's denken dat de shergottieten de handtekeningen van twee verschillende waterstof- en bij uitbreiding waterreservoirs binnen Mars vastleggen. Het grote verschil duidt erop dat meer dan één bron water heeft kunnen bijdragen aan Mars en dat Mars geen wereldwijde magma-oceaan had.

https://www.eurekalert.org/pub_releases ... 032520.php