Mars kilinin gezegenin yeraltında oluştuğu ortaya çıktı.

Mars'taki devasa bir kil mineralleri veri setinin analizi, uluslararası bir bilim insanı ekibinin, bu tür kayaçların çoğunun gezegenin yüzeyinde değil, yeraltı kabuğunda oluştuğu sonucuna varmasını sağladı. Oluşumları, gezegenin jeolojisinin en eski evreleriyle, yani 4,1-3,8 milyar yıl önceyle ilişkilidir. Dolayısıyla, eski, sıcak ve atmosferik bir Mars hipotezi, sürekli kuru ve susuz bir Mars fikrinden daha az savunulabilir görünmektedir. Bilinen Mars dere yatakları, hidrotermal sistemlerin periyodik deşarjlarının kanıtı gibi görünmektedir.

Killer, en yaygın, hatta müdahaleci tortul kayaçlardır. Varlıkları kimseyi şaşırtmayacak ve çok az kişiyi (belki seramik üreticileri hariç) ilgilendirecektir. Ancak bu durum yalnızca Dünya gezegeni söz konusu olduğunda geçerlidir. Mars killerinden bahsedildiğinde, konu derhal acil bilimsel öncelikler listesinin en üst sıralarına yükselir. Gerçek şu ki, killer sıvı su varlığında oluşur. Dahası, farklı kil türleri veya daha doğrusu kil mineralleri, oluştukları koşullara dair oldukça doğru bir gösterge sağlar. Dolayısıyla, Mars killerinin (bilimsel literatürde, diğer katmanlı silikat türleriyle birlikte kil minerallerini de kapsayan daha kesin bir terim olan "fillosilikatlar" kullanılır) öncelikle şu anda susuz olan Mars'ta sıvı suyun varlığını doğrular ve ikinci olarak, kil yataklarının oluşumu sırasında Mars'ın nasıl bir yer olduğu hakkında bilgi sağlar. Her ikisi de son derece önemlidir.

Kil mineralleri, bazalt gibi silikat kayaçların ayrışmasıyla oluşur ve bu ayrışma, silikat kristal kafesine su molekülleri veya hidrat iyonları (OH) katar. Smektit benzeri killer alkali koşullar altında, kaolinitler ise asidik koşullar altında oluşur. Akan su, kolayca çözünen katyonların uzaklaştırılmasını kolaylaştırır, bu nedenle akarsularda oluşan kil mineralleri ana kayaçlardan farklı bir element bileşimine sahiptir; ayrıca metal oksitler de oluşur. Ancak, kapalı (akmayan) sistemlerde düşük su içeriği koşullarında, ana kayacın dönüşümü, ana kayaçlarla yaklaşık olarak aynı element bileşimine sahip, ancak önemli ölçüde daha az oksit içeren kil mineralleri üretir.

Mars, 4,1 ila 3,7 milyar yıl öncesine ait olduğu tahmin edilen devasa kil mineralleri yataklarına sahiptir. Mars jeolojisinin (ya da "geo" "Dünya" anlamına geldiğinden "gezegenbilim" mi demeliydik?), Dünya'nın aksine, bu kadar eski yatakların yaygın olarak korunmasıyla karakterize edildiğini belirtmek gerekir; Dünya'da ise bu yatakların neredeyse tamamı tektonik faaliyetlerle yeniden işlenmiştir.

Mars suyu tartışması, suyun gezegenin yüzeyinde nasıl akabildiği sorusunu gündeme getiriyor. Mars'taki atmosfer basıncı, yüzeyden yüksekliğe bağlı olarak yalnızca 4-10 mbar (ortalama 6 mbar) ve sıcaklık 218 K'dir. Bu koşullar altında su, sıvı faza geçmeden buharlaşır. Ancak, sıvı akışlarının gezegenin yüzeyinde nehir yataklarına benzer uzun ve kıvrımlı kanallar oluşturduğu artık biliniyor; bu da yüzeyde gerçekten de akan sıvıların mevcut olduğu anlamına geliyor. Ayrıca, donan ve buharlaşan sıvıların akışıyla oluşan oluklar, kraterlerin yamaçlarında hâlâ görülmektedir (bu, Malin ve diğerleri tarafından yazılan "Günümüzdeki Çarpma Krateri Oluşum Hızı ve Mars'taki Çağdaş Oluk Aktivitesi" // Science . 2006. Cilt 314. s. 1573–1577 makalesinde ve ayrıca L. Xanfomality tarafından yazılan popüler makale "Mars'taki Nehir Akıntıları ve Havuzları" nda okunabilir).

Bu tür uygunsuz koşullarda akan suyun varlığını açıklayan bir hipoteze göre, 4-3 milyar yıl önce Mars'taki atmosfer basıncı bugünkünden çok daha yüksekti ve daha yoğun atmosfer de daha yüksek sıcaklıklara neden oldu. Gezegen daha sonra atmosferini kaybetti ve karbondioksit karbonatlarla bağlanarak katı buz olarak çökeldi. Başka bir hipotez, karbondioksitin bağlanması için gerekli olan önemli karbonat birikintilerinin tespit edilmemesi nedeniyle Mars'ın başlangıçtaki yoğun atmosferini kaybettiğini reddediyor. Basınç ve sıcaklığın daha yüksek olduğu yüzey katmanlarının altında sıvı suyun var olabileceği ve periyodik olarak yüzeye boşaldığı öne sürülüyor. Her iki hipotezin de güçlü ve zayıf yönleri var. Kil minerallerinin yapısı ve bileşimi hakkındaki ayrıntılar, alternatif hipotezlerden birine veya diğerine güvenilirlik kazandırabilir.

Mars'taki kil kayaçlarının incelenmesi bu yüzyılın başlarında başladı (bkz: Nuh döneminde Mars'ta su vardı , Elementler, 15.02.2005). Artık astrojeologlar yeterli olgusal veri (öncelikle spektral analiz verileri) topladıklarına göre, Kızıl Gezegen'deki kilin kökeni hakkında güvenle konuşabiliriz.

Uzay Astrofiziği Enstitüsü (Paris, Fransa), Brown Üniversitesi (Providence, Rhode Island, ABD) ve Johns Hopkins Üniversitesi'nden (Baltimore, Maryland, ABD) oluşan bir bilim insanları ekibi, dünya genelinde yaklaşık 350 farklı noktadaki kil topraklarının analizinin sonuçlarını yayınladı. Killerin ve çevresindeki kayaçların elementel bileşimini, mineralojik yapılarını da dikkate alarak karşılaştırdılar.

Çoğu bölgede, killerin ve ana kayaçların element bileşimi benzerdi. Bu, kil minerallerinin kapalı sistemlerde, yani atmosfere maruz kalmadan veya hareket eden suyun varlığından bağımsız olarak oluştuğunu gösterir. Mineralojik bileşimleri, çevreleyen mikroçevrenin alkali ve anoksik olduğunu düşündürmektedir. Mars killeri arasında demir ve magnezyum içeren smektitler (nontronitler ve saponitler dahil en bol bulunanlar), kloritler ( prehnit ve karışık tabakalı klorit-smektit killeri dahil), muskovit ve illit bulunur. Bu mineraller yaklaşık 400°C'lik sıcaklıklarda karasal koşullar altında oluşurken, prehnit de daha düşük sıcaklıklarda, yaklaşık 200°C'de oluşur. Karasal analojiler açısından, bu bileşimdeki kil mineralleri İzlanda'dakiler gibi yeraltı hidrotermal sistemlerinde oluşur.

Mars'taki demir-magnezyum smektitleri dev kraterlerde yaygındır. Bu tuhaf dağılım iki şekilde açıklanabilir. Birincisi, çarpma enerjisi hidrotermal sistemlerin ortaya çıkışını ve işleyişini başlatmış olabilir; ikincisi ise çarpma olayı, mevcut yeraltı hidrotermal sistemlerini açığa çıkarmıştır. Kraterlerdeki kil tabakalarının dikey dizilimine bakıldığında, bilim insanları ikinci teoriyi desteklemektedir.

Çok daha az sayıda saha ise farklı bileşimde killer içerir. Bunlar, antik kanallar ve göl havzalarının vadilerinde bulunur. Muskovit, illit, klorit ve prehnit burada bulunmamıştır; baskın kil türleri, yüksek alüminyum içeriğiyle (alüminli killer) karakterize edilen kaolinitler ve montmorillonitlerdir. Bunlarla birlikte, yataklarda yüksek tuz içerikleri (sülfatlar ve klorürler) kaydedilmiştir. Bu tür kil mineralleri atmosferle temas halinde ve hareketli su koşullarında oluşur. Bu nedenle, o dönemde bu bölgelerde suyun Mars yüzeyinde aktığını varsaymak mantıklıdır. Havza ovalarında ve kraterlerde en bol bulunan tuz birikintileri, suyun buharlaştığını gösterir. Ferromanyezyen smektitler ile alüminyum içeren killer ve tuzlar arasında temas olan yerlerde, ilki her zaman ikincisinin altında yer alır ("ikincisi tarafından üst üste bindirildikleri" söylenir).

Mars'ın jeolojisiyle ilgili tüm verileri toplayan bilim insanları, bunları dikkatlice bir zaman eksenine yerleştirdiler (aşağıdaki resme bakın). Mars tarihinin zamanı, kraterlerin göreceli yoğunluğuna göre tahmin edilir ve mutlak zaman birimleri, Ay'daki karşılık gelen krater sayısına göre kabaca kalibre edilir. Ne yazık ki, Mars zamanını hesaplamanın daha güvenilir bir yolu henüz geliştirilmemiştir. Doğal olarak, Mars ve Ay (yani Dünya) zamanının başlangıcı yaklaşık 4,5 milyar yıl öncesine denk gelir. Mars jeolojik tarihindeki en eski dönem, Nuh'tan önce gelen sözde Nuh Öncesi dönemdir. Nuh ( Nuh dönemi ) veya "Nuh çağı", yaklaşık 4,1 milyar yıl önce başladı. Bir sonraki dönem, sınırı 3,8 milyar yıl önce belirlenen Hesperian dönemidir ve bunu takiben Amazon döneminin (3 milyar yıl önce) başlangıcı belirlenmiştir.

4,5 ila 4 milyar yıl önce, Mars'ta en büyük krater havzaları oluştu. Bunlar muhtemelen yeraltı hidrotermal sistemlerinin gelişimini başlattı. Sonuç olarak, çevredeki kayaçlar dönüşerek Fe ve Mg smektitleri oluşturdu. Nuh Dönemi'ndeki büyük çarpma olayları hidrotermal sistemlerin işleyişini sürdürerek yeraltı kabuğunda önemli killi kaya kütlelerinin oluşmasına olanak sağladı. Nuh Dönemi'nin sonlarında, 3,8 milyar yıl önce, gezegenin yüzeyine hidrotermal sıvıların boşalması arttı ve güçlü su akışları bir kanal ve göl havzaları ağının oluşmasına yol açtı. Bu, bilim insanlarına göre yüzeye yakın daha yüksek sıcaklıkların korunmasına katkıda bulunan aktif volkanizma dönemiydi. Bu hidrotermal boşalma olaylarının bir sonucu olarak, yüzeydeki killi kayaçlar dönüşerek nispeten yüksek alüminyum içeriğine sahip kil katmanları oluşturdu. Sonraki kurak ve soğuk Hesperian döneminde, hidrotermal yeraltı killerinin oluşumu yavaşladı ve durdu, ancak gezegenin yüzeyinde kalıcı bir olgu olarak, göl havzalarındaki kil tortularının dönüşümü devam etti; suyun buharlaşması sırasında başta sülfatlar olmak üzere tuz birikintileri de oluştu. O zamandan beri, volkanların yakınında bile kil oluşmadı.

Dolayısıyla, kil minerallerinin çoğu muhtemelen yüzeyde değil, yeraltı hidrotermal bacalarında oluşmuştur. Dolayısıyla, bir zamanlar sıcak olan ve yoğun atmosferini kaybeden bir Mars hipotezi, ince bir atmosfere sahip sürekli soğuk bir Mars hipotezine kıyasla önemli ölçüde daha az kanıtlanmıştır. İlk hipotez, akarsu kanallarının ve yaygın kil yataklarının varlığına dayanmaktadır. İkincisi, yeraltı faktörleriyle açıklanmakta ve yoğun bir atmosfer gerektirmemektedir; ilk hipotez ise gezegenin tarihindeki nispeten kısa dönemlerin bir sonucu olabilir. Bu sonuç göz önüne alındığında, geçmiş Mars yaşamı arayışı, yeraltı yataklarını incelemeye ve derin karasal biyosferlerle benzerlikler aramaya odaklanacaktır.

Kaynak: Bethany L. Ehlmann, John F. Mustard, Scott L. Murchie, Jean-Pierre Bibring, Alain Meunier, Abigail A. Fraeman, Yves Langevin. Mars'ın erken tarihinde yeraltı suyu ve kil minerali oluşumu // Nature . 2011. V. 479. S. 53–60.

Elena Naimark