"Este ambiente habitável existia mais tarde do que muitas pessoas pensavam que possível", diz Curiosidade chefe cientista John Grotzinger , que estuda a história de Marte como um ambiente habitável. Seus resultados sugerem que a superfície da água em Marte menos de quatro bilhões de anos atrás teria sido suficiente para fazer argilas. Anteriormente, tais argilas-evidência de um ambiente habitável, foram pensados para ter lavado em depósitos de velhos. Sabendo-se que as argilas poderia ser produzida mais tarde em locais com águas de superfície pode ajudar os pesquisadores a fixar para baixo as melhores áreas em que para procurar ambientes habitáveis uma vez. A paisagem marciana mostrada acima pode ter contido alguns lagos 3,7-3000000000 anos atrás durante o Hesperian Epoch .
Embora os pesquisadores determinaram a idade das rochas de outros corpos planetários, as experiências-como reais analisando meteoritos e rochas lunares-que sempre foi feito na Terra. Agora, pela primeira vez, os pesquisadores determinaram com sucesso a idade de um marciano rock-com experimentos realizados em Marte. O trabalho, liderado por Ken Farley geoquímico do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) , não só pode ajudar a compreender a história geológica de Marte, mas também ajudar na busca por evidências de vida antiga do planeta.
Muitos dos experimentos realizados pelo Mars Science Laboratory (MSL) A missão da Curiosity rover foram meticulosamente planejados por cientistas da NASA mais de uma década atrás. No entanto, pouco antes do rover deixou a Terra em 2011, participando do programa cientista da NASA pediu pesquisadores de todo o mundo para apresentar novas ideias para experiências que podem ser realizadas com já desenhados instrumentos do MSL.
Farley, Professor WM Keck Foundation de Geoquímica e um dos 29 cientistas participantes selecionados, apresentou uma proposta que delineou um conjunto de técnicas semelhantes aos já usados para datar rochas na Terra, para determinar a idade das rochas em Marte. Os resultados do primeiro experimento tal no Planeta Vermelho-publicado por Farley e colegas de trabalho esta semana, em uma coleção de papéis Curiosidade na revista Science Express-fornecer as primeiras datações realizadas em outro planeta.
O papel é um dos seis que aparecem na revista que divulga os resultados da análise dos dados e observações obtidas durante a exploração do Curiosity em Yellowknife Bay-uma extensão de rocha nua na cratera Gale cerca de 500 metros do local de pouso do robô. O piso liso de Yellowknife Bay é composta de uma rocha sedimentar de granulação fina, ou argilito, que os investigadores pensam foi depositado no leito de um antigo lago marciano.
Em março, Curiosidade furos no argilito e coletadas amostras de rocha em pó a partir de dois locais de cerca de três metros de distância. Uma vez que as amostras de rocha foram perfurados, braço robótico da Curiosity entregou o pó de rocha para a análise de amostras em Marte (SAM) instrumento, onde foi usado para uma variedade de análises químicas, incluindo as de namoro-técnicas de geocronologia ou de rock.
Uma técnica, que data de potássio-argônio , determina a idade de uma amostra de rocha, medindo a quantidade de gás argônio que ele contém. Com o tempo, os átomos da forma radioativa de potássio um isótopo chamado de potássio-40-decairá dentro de uma rocha para formar espontaneamente átomos estáveis de argônio-40. Esta deterioração ocorre a uma velocidade conhecida, por isso, a determinação da quantidade de árgon-40 em uma amostra, os investigadores podem calcular a idade da amostra.
Embora o método potássio-argônio foi usada para datar rochas na Terra por muitas décadas, esses tipos de medidas requerem equipamento de laboratório sofisticado, que não podiam ser facilmente transportado e utilizado em outro planeta. Farley teve a idéia de realizar o experimento em Marte usando o instrumento SAM. Ali, a amostra foi aquecida a temperaturas suficientemente elevadas que os gases dentro da rocha foram libertados e podem ser analisados por um espectrómetro de massa de bordo.
Farley e seus colegas determinaram a idade do mudstone ser sobre 3,86-4560000000 anos de idade. "Em certo sentido, este é um resultado absolutamente surpreendente, que é o número que todos esperavam", diz Farley.
De fato, antes da experiência geocronologia do Curiosity, os pesquisadores que utilizam o método de "contagem cratera" estimou a idade da cratera Gale e seus arredores para ser entre 3,6 e 4,1 bilhões de anos. Contagem Crater conta com o simples fato de que as superfícies planetárias são repetidamente bombardeados com objetos que marcam sua superfície de crateras de impacto, se presume uma superfície com muitas crateras de impacto a ser mais velhos do que um com poucas crateras. Embora este método seja simples, que tem grandes incertezas.
"O que foi surpreendente foi que o nosso resultado, a partir de uma técnica que foi implementado em Marte com pouco planejamento na Terra-tem um número que é exatamente o que cratera contagem previsto", diz Farley. "Instrumentos MSL não foram projetados para esta finalidade, e não tínhamos certeza se a experiência estava indo trabalhar, mas o fato de que o nosso número é consistente com as estimativas anteriores sugerem que a técnica funciona, e funciona muito bem."
Os pesquisadores, no entanto, reconhecer que existe alguma incerteza em sua medição. Uma razão é que é um argilito sedimentar em camadas em um período de milhões de anos a partir de material erodido que fora formado-rock paredes-e crateras, assim, a idade da amostra perfurado pela curiosidade realmente representa a idade combinada desses pedaços . Assim, enquanto o mudstone indica a existência de um lago e um ambiente habitável antiga algum tempo no passado distante, nem contagem cratera do planeta nem namoro potássio-argônio pode determinar diretamente exatamente quando isso era.
Para dar uma resposta de como a geologia de Yellowknife Bay mudou ao longo do tempo, Farley e seus colegas também desenvolveu um experimento usando um método chamado de superfície de exposição namoro .
"A superfície de Marte, a superfície da Terra, e, basicamente, todas as superfícies do sistema solar estão sendo bombardeados por raios cósmicos", explica Farley, e quando estes raios de muito alta energia prótons de explosão em um átomo, quebra o núcleo do átomo , criando isótopos de outros elementos. Os raios cósmicos só pode penetrar aproximadamente dois a três metros abaixo da superfície, de modo que a abundância de isótopos cósmico-ray-detritos em rocha indica quanto tempo que o rock tem sido na superfície.
Usando o espectrômetro de massa SAM para medir a abundância de três isótopos que resultam do bombardeio de raios cósmicos de hélio-3, néon-21 e argônio-36-Farley e seus colegas calcularam que a mudstone em Yellowknife Bay foi exposto na superfície para cerca de 80 milhões de anos.
"Todos os três isótopos dar exatamente a mesma resposta;. Todos eles têm suas fontes independentes de incerteza e complicações, mas todos eles dão exatamente a mesma resposta Essa é provavelmente a coisa mais notável que eu já vi como um cientista, dada a dificuldade das análises ", diz Farley.
Isso também ajuda os pesquisadores procuram por evidências de vida passada em Marte. Os raios cósmicos são conhecidas por degradar as moléculas orgânicas que podem ser fósseis reveladores da vida antiga. No entanto, porque a rocha em Yellowknife Bay só foi exposto a raios cósmicos para 80 milhões anos-a relativamente pequena lasca de tempo geológico-"o potencial para a preservação orgânica no local onde perfuramos é melhor do que muitas pessoas tinham imaginado", Farley diz.
Além disso, a exposição da superfície "jovem" oferece uma visão sobre a história da erosão do local. "Quando surgiu pela primeira vez com este número, os geólogos disse: 'Sim, agora vamos obtê-lo, agora entendemos por que isso superfície da rocha é tão limpo e não há areia ou cascalho", diz Farley.
A exposição de rocha em Yellowknife Bay foi causado pela erosão do vento. Ao longo do tempo, como o vento sopra areia contra as pequenas falésias, escarpas ou, que prendiam o afloramento Yellowknife, as escarpas corroer para trás, revelando novo rock que anteriormente não foi exposto a raios cósmicos.
"Imagine que você está no site de uma centena de milhões de anos atrás;. Área que perfuramos em foi coberto por pelo menos alguns metros de rocha em 80 milhões de anos atrás, o vento teria causado esta escarpa para migrar toda a superfície ea rocha abaixo da escarpa teria ido de ser enterrado e seguro contra raios cósmicos-a exposta, "Farley explica. Os geólogos têm desenvolvido um modelo relativamente bem compreendido, o chamado modelo retiro escarpa, para explicar como este tipo de ambiente evolui.
"Isso nos dá uma idéia sobre por que o ambiente parece que ele faz e também nos dá uma idéia de onde procurar por pedras que são ainda menos expostas aos raios cósmicos", e, portanto, são mais propensos a ter preservado moléculas orgânicas, diz Farley .
Curiosity está agora muito longe de Yellowknife Bay, fora a novos locais de perfuração na rota para o Monte da Sharp, onde mais de namoro pode ser feito.
"Se tivéssemos sabido sobre este antes de sairmos Yellowknife Bay, poderíamos ter feito um experimento para testar a previsão de que a irradiação de raios cósmicos deve ser reduzida à medida que vai na direção do vento, mais perto da escarpa, indicando uma nova, mais recentemente exposto rock, e aumento da irradiação quando você ir na direção a favor do vento, indicando uma rocha exposta à superfície há mais tempo ", diz Farley. "Nós provavelmente vai perfurar em janeiro, ea equipe está definitivamente focado em encontrar outra escarpa para testar isto."
Esta informação também pode ser importante para Curiosidade chefe cientista John Grotzinger, Fletcher Jones Professor da Caltech de Geologia. Em outro artigo na mesma edição da Science Express, Grotzinger e colegas examinaram as características físicas das camadas de rocha e perto de Yellowknife Bay. Eles concluíram que o ambiente era habitável menos de 4 bilhões de anos atrás, o que é um ponto relativamente tarde na história do planeta.
O trabalho de Farley é publicado em um artigo intitulado "radiométrica In-situ e exposição datação da superfície de Marte." Outros co-autores Caltech no estudo incluem Grotzinger, estudante de pós-graduação Hayden B. Miller, e Edward Stolper.
The Daily Galaxy via CalTech e Jessica Stoller-Conrad
Créditos de imagem: UCL / ICL
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