Ο Άρης είναι ένας από τους πιο καλά μελετημένους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος λόγω της εγγύτητάς του στη Γη και των πολυάριθμων διαστημικών σκαφών που τον έχουν επισκεφθεί τις τελευταίες δεκαετίες. Από κοινού, τα σκάφη που βρίσκονται σε τροχιά και τα σκάφη προσεδάφισης έχουν παράσχει στους επιστήμονες δεδομένα που δείχνουν ότι το κόκκινο χρώμα του Άρη προέρχεται από σκουριασμένα ορυκτά σιδήρου μέσα στη σκόνη που καλύπτει τον πλανήτη.

Κάποια στιγμή, ο σίδηρος μέσα στα πετρώματα του Άρη αντέδρασε με το νερό ή το νερό και το οξυγόνο του αέρα, δημιουργώντας οξείδιο του σιδήρου – με τον ίδιο τρόπο που σχηματίζεται η σκουριά στη Γη. Με την πάροδο δισεκατομμυρίων ετών, το οξείδιο του σιδήρου διασπάστηκε σε σκόνη και εγκαταστάθηκε σε ολόκληρο τον πλανήτη αφού μετακινήθηκε από τους αρειανούς ανέμους, οι οποίοι εξακολουθούν να δημιουργούν στροβιλισμούς σκόνης και τεράστιες καταιγίδες σκόνης.

Προηγούμενες αναλύσεις του οξειδίου του σιδήρου στον Άρη, βασισμένες μόνο σε παρατηρήσεις από διαστημόπλοια, δεν εντόπισαν κανένα στοιχείο νερού, γεγονός που οδήγησε τους ερευνητές να πιστέψουν ότι το οξείδιο του σιδήρου πρέπει να είναι αιματίτης. Το ξηρό ορυκτό, κύριο συστατικό του σιδηρομεταλλεύματος, θεωρήθηκε ότι σχηματίστηκε μέσω αντιδράσεων με την ατμόσφαιρα του Άρη σε μια διαδικασία που έλαβε χώρα σε διάστημα δισεκατομμυρίων ετών. Αν αυτό συνέβαινε, ο αιματίτης θα είχε σχηματιστεί αργότερα στην ιστορία του Άρη, αφού πιθανολογείται ότι φιλοξενούσε λίμνες και ποτάμια στην επιφάνειά του.

Μια νέα έρευνα που συνδυάζει δεδομένα από πολλαπλές αποστολές και αντιγραφές της αρειανής σκόνης έχει υποδείξει ότι ένα ορυκτό που σχηματίζεται παρουσία ψυχρού νερού μπορεί να είναι υπεύθυνο για την κόκκινη απόχρωση και όχι ο αιματίτης, γεγονός που θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες κατανοούν πώς ήταν ο Άρης πριν από εκατομμύρια χρόνια – και αν ήταν ενδεχομένως κατοικήσιμος. Μια ομάδα επιστημόνων ανέφερε τα ευρήματα την Τρίτη (25/02) στο περιοδικό Nature Communications.

«Ο Άρης εξακολουθεί να είναι ο Κόκκινος Πλανήτης», ανέφερε σε δήλωσή του ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Adomas Valantinas, μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο τμήμα Γεωεπιστημών, Περιβαλλοντικών και Πλανητικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Brown. «Απλώς η κατανόησή μας για το γιατί ο Άρης είναι κόκκινος έχει μεταβληθεί».

Κοσκινίζοντας τη σκόνη

Οι επιστήμονες έχουν αναρωτηθεί για την ακριβή σύνθεση του οξειδίου του σιδήρου στην αρειανή σκόνη, επειδή η κατανόηση του τρόπου σχηματισμού του θα τους επέτρεπε ουσιαστικά να κοιτάξουν πίσω στο χρόνο για το πώς ήταν το περιβάλλον και το κλίμα στον αρχαίο Άρη.

Ωστόσο, παρόλο που η σκόνη καλύπτει τα πάντα στον Άρη, είναι δύσκολο να μελετηθεί και αποτελεί ένα αίνιγμα, δήλωσε η Briony Horgan, συν-ερευνήτρια στην αποστολή του ρόβερ Perseverance και καθηγήτρια πλανητικής επιστήμης στο Πανεπιστήμιο Purdue στο West Lafayette της Ιντιάνα. Η Horgan δεν συμμετείχε στη μελέτη.

«Τα σωματίδια (του οξειδωμένου σιδήρου) είναι τόσο μικρά (νανόμετρα ή λιγότερο) που δεν έχουν πραγματικά καθορισμένη κρυσταλλική δομή και δεν μπορούν να χαρακτηριστούν πραγματικά ορυκτά», δήλωσε η Horgan. «Υπάρχουν τρόποι για να σχηματιστεί ο οξειδωμένος σίδηρος χωρίς νερό, και μερικές προτεινόμενες ξηρές διαδικασίες περιλαμβάνουν την επιφανειακή οξείδωση, όπως οι φλοιοί οξείδωσης που σχηματίζονται στα πετρώματα στις ξηρές κοιλάδες της Ανταρκτικής, και την επιφανειακή οξείδωση με τριβή, καθώς στην επιφάνεια εκτοξεύονται κόκκοι άμμου για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Αλλά υπάρχουν επίσης πολλοί τρόποι οξείδωσης με νερό, συμπεριλαμβανομένων των εδαφών και των λιμνών».

Η νέα ανάλυση υποδεικνύει έναν διαφορετικό τύπο οξειδίου του σιδήρου που περιέχει νερό και ονομάζεται σιδηροϋδρίτης, ο οποίος σχηματίζεται γρήγορα σε δροσερό νερό – και πιθανότατα σχηματίστηκε στον Άρη όταν το νερό μπορούσε να υπάρχει ακόμα στην επιφάνεια πριν ο πλανήτης γίνει πιο ψυχρός και πιο αφιλόξενος. Προηγούμενες έρευνες έχουν προτείνει τον σιδηροϋδρίτη ως πιθανή αιτία της ερυθρότητας του Άρη, αλλά η νέα μελέτη συνδύασε για πρώτη φορά εργαστηριακές μεθόδους με δεδομένα παρατήρησης για να προσφέρει αποδείξεις.

«Αυτή η εργασία προσπαθεί να καταλάβει ποιο συγκεκριμένο χαμηλής κρυσταλλικότητας οξείδιο του σιδήρου θα μπορούσε να είναι υπεύθυνο για το κόκκινο συστατικό της σκόνης του Άρη, το οποίο θα ήταν χρήσιμο να επεξεργαστεί, καθώς αυτό θα μπορούσε να μας βοηθήσει να προσδιορίσουμε ποια διαδικασία παρήγαγε τη σκόνη και πότε συνέβη αυτό», δήλωσε η Horgan.

Ο Valantinas και η ομάδα του χρησιμοποίησαν δεδομένα που συλλέχθηκαν από το σκάφος Mars Express του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος και το ExoMars Trace Gas Orbiter, καθώς και από το Mars Reconnaissance Orbiter της NASA και τα ρόβερ Curiosity, Pathfinder και Opportunity.

Η έγχρωμη κάμερα CaSSIS του Trace Gas Orbiter, γνωστή και ως Colour and Stereo Surface Imaging System, αποκάλυψε το ακριβές μέγεθος και τη σύνθεση των σωματιδίων σκόνης στον Άρη, επιτρέποντας στους ερευνητές να φτιάξουν τη δική τους εκδοχή στη Γη.

Οι επιστήμονες δημιούργησαν τη δική τους αρειανή σκόνη σε ένα εργαστήριο χρησιμοποιώντας διαφορετικούς τύπους οξειδίου του σιδήρου. Το αντίγραφο της σκόνης πέρασε από έναν εξειδικευμένο μύλο για να δημιουργήσει κόκκους ίσους σε μέγεθος με αυτούς του Άρη με πάχος που αντιστοιχεί στο 1/100 της ανθρώπινης τρίχας.

Διαβασε ακομα

Ασυνήθιστη ανακάλυψη ρίχνει φως σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του Άρη

Η ομάδα ανέλυσε τη σκόνη με μηχανήματα ακτίνων-Χ και φασματόμετρα ανάκλασης, όπως οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται από τα σκάφη που βρίσκονται σε τροχιά και μελετούν τον Άρη καθώς κάνουν κύκλους γύρω από τον πλανήτη. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες συνέκριναν τα εργαστηριακά δεδομένα με τα δεδομένα του διαστημικού σκάφους.

Το φασματόμετρο ανάκλασης OMEGA του Mars Express έδειξε ότι ακόμη και τα πιο σκονισμένα μέρη του Άρη περιέχουν ενδείξεις ορυκτών πλούσιων σε νερό, ενώ τα δεδομένα από το CaSSIS έδειξαν την παρουσία σιδηροϋδρίτη ως την καλύτερη αντιστοιχία για τη σκόνη στον Άρη, αντί για αιματίτη, όταν συγκρίθηκαν με τα δείγματα του εργαστηρίου, δήλωσε ο Valantinas.

Το όργανο παρατηρεί τον Άρη από τον Απρίλιο του 2018, καταγράφοντας έγχρωμες εικόνες υψηλής ανάλυσης της αρειανής επιφάνειας, δήλωσε ο Nicolas Thomas, καθηγητής στο Ινστιτούτο Φυσικής του Πανεπιστημίου της Βέρνης στην Ελβετία, ο οποίος ηγήθηκε της ομάδας που ανέπτυξε την κάμερα.

«Διαπιστώσαμε ότι ο σιδηροϋδρίτης αναμεμειγμένος με βασάλτη, ένα ηφαιστειακό πέτρωμα, ταιριάζει καλύτερα με τα ορυκτά που βλέπουν τα διαστημόπλοια στον Άρη», δήλωσε ο Valantinas, ο οποίος ξεκίνησε την έρευνά του στο Πανεπιστήμιο της Βέρνης χρησιμοποιώντας δεδομένα του Trace Gas Orbiter. «Το σημαντικότερο συμπέρασμα είναι ότι επειδή ο σιδηροϋδρίτης θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί μόνο όταν υπήρχε ακόμη νερό στην επιφάνεια, ο Άρης σκούριασε νωρίτερα απ’ ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Επιπλέον, ο σιδηροϋδρίτης παραμένει σταθερός υπό τις σημερινές συνθήκες στον Άρη».

Ένα υδάτινο παρελθόν

Το μυστήριο της κόκκινης απόχρωσης του Άρη παραμένει εδώ και χιλιάδες χρόνια, δήλωσε ο Valantinas.

Οι Ρωμαίοι έδωσαν στον Άρη το όνομα του θεού του πολέμου επειδή το χρώμα του θύμιζε αίμα και οι Αιγύπτιοι ονόμασαν τον πλανήτη «Her Desher», που σημαίνει «ο κόκκινος», σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος.

Διαβασε ακομα

Η NASA εντόπισε πιθανή εξωγήινη ζωή στον Άρη. Τώρα θέλει να τη φέρει στη Γη

Η ανακάλυψη ότι η απόχρωση του Άρη μπορεί να οφείλεται σε ένα σκουριασμένο ορυκτό που περιέχει νερό, όπως ο σιδηροϋδρίτης, σε αντίθεση με τη μορφή σκουριάς του αιματίτη χωρίς νερό, εξέπληξε τους ερευνητές, δήλωσε ο Valantinas. Αλλά παρέχει ενδιαφέροντα στοιχεία για τη γεωλογική και κλιματική ιστορία του Άρη, είπε.

«Δεδομένου ότι αυτή η σκουριά που περιέχει νερό καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος της αρειανής επιφάνειας, υποδηλώνει ότι το υγρό νερό στο αρχαίο παρελθόν του Άρη μπορεί να ήταν πιο διαδεδομένο από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως», δήλωσε ο Valantinas. «Αυτό υποδηλώνει ότι ο Άρης είχε κάποτε ένα περιβάλλον όπου υπήρχε υγρό νερό, το οποίο αποτελεί βασική προϋπόθεση για τη ζωή. Η μελέτη μας αποκαλύπτει ότι ο σχηματισμός σιδηροϋδρίτη στον Άρη απαιτούσε την παρουσία τόσο οξυγόνου – είτε από την ατμόσφαιρα είτε από άλλες πηγές – όσο και νερού ικανού να αντιδράσει με τον σίδηρο».

Η μελέτη δεν επικεντρώθηκε στον προσδιορισμό του πότε ακριβώς σχηματίστηκε το ορυκτό. Ωστόσο, δεδομένου ότι ο σιδηροϋδρίτης σχηματίζεται σε δροσερό νερό, είναι πιθανό να δημιουργήθηκε πριν από περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια, σε αντίθεση με όταν ο πλανήτης ήταν θερμότερος και υγρότερος εκατομμύρια χρόνια πριν.

«Αυτή ήταν μια εποχή έντονης ηφαιστειακής δραστηριότητας στον Άρη, η οποία πιθανότατα προκάλεσε γεγονότα τήξης πάγου και αλληλεπιδράσεις μεταξύ νερού και πετρωμάτων, παρέχοντας συνθήκες ευνοϊκές για το σχηματισμό του σιδηροϋδρίτη», δήλωσε ο Valantinas. «Η χρονική στιγμή ευθυγραμμίζεται με μια περίοδο κατά την οποία ο Άρης περνούσε από την προηγούμενη, υγρότερη κατάστασή του στο σημερινό περιβάλλον της ερήμου».

Είναι πιθανό ότι εκτός από τη σκόνη, ο σιδηροϋδρίτης βρίσκεται και σε στρώματα του αρειανού πετρώματος. Και ο καλύτερος τρόπος για να το διαπιστώσουμε θα είναι να πάρουμε πραγματικά δείγματα πετρωμάτων και σκόνης από τον κόκκινο πλανήτη. Το ρόβερ Perseverance έχει ήδη συλλέξει πολλαπλά δείγματα που περιέχουν και τα δύο, και η NASA και η ESA ελπίζουν να χρησιμοποιήσουν μια σύνθετη σειρά αποστολών στο πλαίσιο του προγράμματος επιστροφής δειγμάτων από τον Άρη για να τα φέρουν στη Γη μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 2030.

«Μόλις πάρουμε αυτά τα πολύτιμα δείγματα στο εργαστήριο, θα είμαστε σε θέση να μετρήσουμε ακριβώς πόσο σιδηροϋδρίτη περιέχει η σκόνη και τι σημαίνει αυτό για την κατανόηση της ιστορίας του νερού – και την πιθανότητα για ζωή – στον Άρη», δήλωσε ο Colin Wilson, επιστήμονας του προγράμματος Trace Gas Orbiter και Mars Express της ESA, σε δήλωσή του.

Διαβασε ακομα

Κρύσταλλοι αποκάλυψαν το πιο εκπληκτικό εύρημα στον Άρη

Εν τω μεταξύ, τα ευρήματα παρουσιάζουν νέα μυστήρια που πρέπει να λύσουν ο Valantinas και οι συνάδελφοί του, συμπεριλαμβανομένης της αρχικής τοποθεσίας προέλευσης του σιδηροϋδρίτη πριν αυτός διανεμηθεί σε όλο τον Άρη μέσω των καταιγίδων σκόνης και της ακριβούς χημικής σύνθεσης της ατμόσφαιρας του πλανήτη όταν σχηματίστηκε ο σιδηροϋδρίτης.

Η κατανόηση του πότε και πού σχηματίστηκε η σκόνη θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να αποκτήσουν πληροφορίες για το πώς εξελίχθηκαν οι ατμόσφαιρες των πρώτων πλανητών που μοιάζουν με τη Γη, δήλωσε η Horgan.

«Ο σιδηροϋδρίτης είναι πολύ συνηθισμένος σε εδάφη στη Γη στα οποία κινείται πολύ νερό σε σύντομο χρονικό διάστημα, είτε λόγω τήξης χιονιού είτε λόγω σύντομων περιόδων έντονης βροχόπτωσης σε θερμότερα κλίματα», δήλωσε η Horgan. «Έχουμε επίσης δει ενδείξεις για σιδηροϋδρίτη στα λιμναία ιζήματα στον κρατήρα Gale (του Άρη) (τον οποίο εξερευνά το ρόβερ Curiosity). Ο καλύτερος τρόπος για να λύσουμε πραγματικά αυτόν τον γρίφο θα ήταν να φέρουμε ένα δείγμα σκόνης του Άρη στα εργαστήριά μας στη Γη».

Με πληροφορίες από CNN