Dr Janice Bishop z Instytutu SETI wraz z zespołem z NASA Ames Research Center zidentyfikowała hydroksysiarczan żelazowy (Fe3+SO4OH) – związek, który najprawdopodobniej stanowi zupełnie nowy minerał. Kluczem do odkrycia okazała się unikalna sygnatura spektralna, konkretnie silne pasmo przy długości fali 2,236 mikrometrów, zarejestrowane przez instrument CRISM na orbiterach Marsa.
Ślady tej substancji znaleziono w dwóch kluczowych lokalizacjach: w kraterze uderzeniowym Aram Chaos oraz na płaskowyżu powyżej Juventae Chasma, sąsiadującym z rozległym systemem kanionów Valles Marineris. Te obszary od lat fascynują planetologów ze względu na charakterystyczne warstwowe osady siarczanowe i złożoną geologię. Badacze przeprowadzili szczegółową analizę morfologii i stratygrafii czterech różnych jednostek kompozycyjnych, co pozwoliło określić wiek oraz wzajemne relacje między poszczególnymi warstwami geologicznymi.
Odtworzenie procesu w laboratorium. Klucz do zrozumienia marsjańskiej chemii
Przełomem okazało się odtworzenie procesu powstawania tego związku w warunkach laboratoryjnych. Eksperymenty wykazały, że hydroksysiarczan żelazowy formuje się wyłącznie w bardzo specyficznych warunkach – gdy uwodnione siarczany żelazawe są ogrzewane w obecności tlenu do temperatur przekraczających 100°C.
Czytaj także: Woda, wszędzie woda! Zaskakująca mapa dotycząca Marsa
Proces ten przebiega zgodnie z precyzyjną reakcją chemiczną: 4 Fe2+SO4·H2O + O2 → 4 Fe3+SO4OH + 2H2O. W pierwszej fazie, w temperaturze około 50°C, siarczany polihydratowane przekształcają się w monohydratowane. Dopiero po przekroczeniu bariery 100°C następuje kluczowa transformacja w hydroksysiarczan żelazowy. To jednak tylko technikalia.
Choć zmiany w strukturze atomowej są subtelne, reakcja ta znacząco wpływa na sposób absorpcji światła podczerwonego przez minerały. To właśnie umożliwiło identyfikację nowego związku na Marsie przy użyciu spektroskopii orbitalnej. Materiał powstały w laboratorium wykazywał unikalną strukturę krystaliczną i wyjątkową stabilność termiczną, co stanowi mocną przesłankę, że mamy do czynienia z nieznanym dotąd minerałem. Warto jednak zachować ostrożność – warunki laboratoryjne nie zawsze idealnie odwzorowują złożone procesy zachodzące na obcej planecie.
Mars był aktywny później niż sądzono. Nowe dowody geologiczne
Odkrycie hydroksysiarczanu żelazowego dostarcza intrygujących wskazówek dotyczących geologicznej aktywności Marsa. Analiza sugeruje, że uwodnione siarczany w Aram Chaos i na płaskowyżu Juventae powstały po uformowaniu się chaotycznych terenów, natomiast hydroksysiarczan żelazowy utworzył się jeszcze później – prawdopodobnie w okresie amazońskim, czyli mniej niż 3 miliardy lat temu.
To sugeruje, że Mars pozostawał chemicznie i termicznie aktywny znacznie dłużej, niż wcześniej zakładano. W regionie Juventae Plateau źródłem niezbędnego ciepła była najpewniej aktywność wulkaniczna, taka jak wypływy lawy czy gorący popiół. Z kolei w Aram Chaos za proces odpowiadały prawdopodobnie zjawiska hydrotermalne lub geotermalne.
Siarczany na Marsie mogą przetrwać miliardy lat, zachowując cenne informacje o wczesnej, wilgotniejszej historii planety. Obecne badania podkreślają dynamiczny charakter marsjańskiej powierzchni, gdzie procesy geotermalne przekształcały uwodnione materiały w okresach znacznie bliższych współczesności niż dotąd uważano.
Długa droga do uznania minerału. Potrzebne ziemskie potwierdzenie
Aby hydroksysiarczan żelazowy został oficjalnie uznany za nowy minerał przez Międzynarodową Asocjację Mineralogiczną, naukowcy muszą spełnić kluczowy warunek – odnaleźć go na Ziemi. To standardowa procedura w mineralogii, wymagająca potwierdzenia istnienia minerału w środowisku ziemskim.
Badacze już rozpoczęli poszukiwania podobnych formacji na naszej planecie, koncentrując się na obszarach o zbliżonych warunkach geochemicznych. Potencjalnymi lokalizacjami mogą być rejony aktywności geotermalnej lub tereny, gdzie w przeszłości zachodziło intensywne utlenianie związków żelaza.
Czytaj także: 15 tysięcy dowodów na mokrą przeszłość Marsa. Naukowcy w szoku
Odkrycie ma znaczenie nie tylko dla mineralogii, ale również dla przyszłych misji na Marsa. Zrozumienie procesów prowadzących do powstania hydroksysiarczanu żelazowego może pomóc w identyfikacji miejsc, które w przeszłości oferowały warunki potencjalnie sprzyjające rozwojowi życia. Choć to dopiero wstępne ustalenia, badania opublikowane 5 sierpnia w Nature Communications otwierają nowy rozdział w naszym rozumieniu Marsa jako dynamicznego świata. Hydroksysiarczan żelazowy to nie tylko kandydat na nowy minerał – to przede wszystkim okno w geologiczną przeszłość Czerwonej Planety, przypominające, że wciąż kryje ona wiele tajemnic.