Το κόκκινο χρώμα και ο πλανήτης Άρης πάνε μαζί όπως η Γη με τους ωκεανούς της ή ο Κρόνος με τους δακτυλίους του. Ωστόσο, η κατανόησή μας για το πώς ο Κόκκινος Πλανήτης απέκτησε το χαρακτηριστικό του χρώμα ενδέχεται να είναι λανθασμένη. Μια νέα υπόθεση που επικεντρώνεται στον φερρυδρίτη (ferrihydrite) παρουσιάζεται λεπτομερώς σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 25 Φεβρουαρίου στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications. Ο φερρυδρίτης πιθανόν να σχηματίστηκε όταν υπήρχε ακόμα νερό στον πλανήτη – ενδεχομένως όταν ήταν κατοικήσιμος.
Βλέποντας κόκκινο
Τις τελευταίες δεκαετίες που οι αστρονόμοι μελετούν τον Άρη, έχουμε μάθει ότι το ξεχωριστό του χρώμα προέρχεται από οξειδωμένα ορυκτά σιδήρου στη σκόνη που καλύπτει τον πλανήτη. Κάποια στιγμή στην ιστορία του Κόκκινου Πλανήτη, που χρονολογείται 4,5 έως 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ο σίδηρος που περιεχόταν στα πετρώματά του αντέδρασε με το νερό και το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα, παρόμοια με τον τρόπο που σχηματίζεται η σκουριά εδώ στη Γη. Το οξείδιο του σιδήρου που προέκυψε διασπάστηκε σε σκόνη και διαδόθηκε σε όλο τον πλανήτη από τους ανέμους.
Ωστόσο, τα οξείδια του σιδήρου έρχονται σε διαφορετικές ποικιλίες. Οι αστρονόμοι συζητούν εδώ και χρόνια για την ακριβή χημεία της σκουριάς του Άρη. Η κατανόηση του τρόπου σχηματισμού αυτής της σκουριάς αποτελεί ένα κρίσιμο παράθυρο στις περιβαλλοντικές συνθήκες του Άρη την εποχή της οξείδωσης. Στενά συνδεδεμένο με αυτό το περιβαλλοντικό ερώτημα είναι το αν ο Άρης υπήρξε ποτέ κατοικήσιμος.
Προηγούμενες μελέτες του συστατικού οξειδίου του σιδήρου στη σκόνη του Άρη, που βασίζονταν μόνο σε παρατηρήσεις διαστημοπλοίων, δεν βρήκαν καμία ένδειξη νερού μέσα σε αυτό. Αυτό οδήγησε τους ερευνητές στο συμπέρασμα ότι αυτός ο συγκεκριμένος τύπος οξειδίου του σιδήρου πρέπει να είναι ένα ορυκτό που ονομάζεται αιματίτης (hematite).
Ποιο οξείδιο του σιδήρου είναι τελικά;
Αυτή η νέα ανάλυση, που συνδυάζει παρατηρήσεις διαστημοπλοίων με ορισμένες πρόσφατα αναπτυγμένες εργαστηριακές τεχνικές, δείχνει ότι το κόκκινο χρώμα του Άρη ταιριάζει καλύτερα με οξείδια σιδήρου που περιέχουν νερό – γνωστά ως φερρυδρίτης – και όχι αιματίτης.
Ο φερρυδρίτης συνήθως σχηματίζεται γρήγορα γύρω από κρύο νερό, γεγονός που σημαίνει ότι πρέπει να σχηματίστηκε όταν ο Άρης είχε ακόμα νερό στην επιφάνειά του. Ο φερρυδρίτης έχει διατηρήσει αυτή την υδάτινη υπογραφή μέχρι σήμερα, παρά το γεγονός ότι συνεχώς διασπάται και διαδίδεται σε όλο τον πλανήτη για δισεκατομμύρια χρόνια.
Ενώ προσπαθούσαν να δημιουργήσουν ένα αντίγραφο της σκόνης του Άρη στο εργαστήριο με διαφορετικούς τύπους οξειδίου του σιδήρου, η ομάδα αυτής της μελέτης είχε μια έκπληξη.
“Διαπιστώσαμε ότι ο φερρυδρίτης αναμεμειγμένος με βασάλτη, ένα ηφαιστειακό πέτρωμα, ταιριάζει καλύτερα με τα ορυκτά που παρατηρούνται από διαστημόπλοια στον Άρη”, δήλωσε ο Adomas Valantinas, συν-συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Brown.
Ενώ ο Άρης εξακολουθεί αναμφισβήτητα να είναι ο Κόκκινος Πλανήτης, αυτό το νέο εύρημα αλλάζει την κατανόησή μας για το γιατί είναι κόκκινος.
“Η κύρια συνέπεια είναι ότι επειδή ο φερρυδρίτης θα μπορούσε να σχηματιστεί μόνο όταν το νερό ήταν ακόμα παρόν στην επιφάνεια, ο Άρης σκούριασε νωρίτερα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως”, δήλωσε ο Valantinas. “Επιπλέον, ο φερρυδρίτης παραμένει σταθερός υπό τις σημερινές συνθήκες στον Άρη.”
Σκόνη στον (Αρειανό) άνεμο, αλλά στη Γη
Προηγούμενες μελέτες έχουν υποδείξει ότι ο φερρυδρίτης ενδέχεται να υπάρχει στη σκόνη του Άρη, αλλά αυτή η έρευνα προσφέρει μερικές από τις πρώτες ολοκληρωμένες αποδείξεις με έναν μοναδικό συνδυασμό δεδομένων διαστημικών αποστολών και εργαστηριακών πειραμάτων.
Στη μελέτη, χρησιμοποίησαν έναν προηγμένο μηχάνημα άλεσης για να δημιουργήσουν ένα ρεαλιστικό αντίγραφο της σκόνης του Άρη. Το μηχάνημα μπορεί να δημιουργήσει έναν κόκκο σκόνης ισοδύναμο με το μέγεθος του 1/100 μιας ανθρώπινης τρίχας. Η ομάδα ανέλυσε στη συνέχεια τα δείγματα χρησιμοποιώντας τις ίδιες τεχνικές που θα χρησιμοποιήσουν τα διαστημόπλοια σε τροχιά, προκειμένου να γίνει άμεση σύγκριση. Αυτό εντόπισε τον φερρυδρίτη ως την καλύτερη αντιστοιχία.
“Αυτή η μελέτη είναι το αποτέλεσμα των συμπληρωματικών συνόλων δεδομένων από το στόλο διεθνών αποστολών που εξερευνούν τον Άρη από την τροχιά και στο επίπεδο του εδάφους”, δήλωσε ο Colin Wilson, επιστήμονας του προγράμματος Trace Gas Orbiter (TGO) και Mars Express της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA).
Η ανάλυση του Mars Express για την ορυκτολογία της σκόνης βοήθησε να δείξει πώς ακόμη και οι περιοχές του Άρη με υψηλή περιεκτικότητα σε σκόνη έχουν ορυκτά πλούσια σε νερό. Επιπλέον, η μοναδική τροχιά του TGO του επιτρέπει να βλέπει την ίδια περιοχή υπό διαφορετικό φωτισμό και γωνίες. Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να διαχωρίσει το μέγεθος και τη σύνθεση των σωματιδίων, κάτι που αποδείχθηκε απαραίτητο για την αναδημιουργία του σωστού μεγέθους σκόνης στο εργαστήριο.
Άλλα δεδομένα από το Mars Reconnaissance Orbiter της NASA και μετρήσεις εδάφους που έλαβαν τα ρομποτικά οχήματα της NASA Curiosity, Pathfinder και Opportunity, βοήθησαν επίσης στην υποστήριξη της περίπτωσης του φερρυδρίτη.
“Περιμένουμε με ανυπομονησία τα αποτελέσματα από επερχόμενες αποστολές όπως το ρομποτικό όχημα Rosalind Franklin της ESA και την αποστολή Mars Sample Return της NASA-ESA, που θα μας επιτρέψουν να εξερευνήσουμε βαθύτερα το τι κάνει τον Άρη κόκκινο”, δήλωσε ο Wilson. “Μερικά από τα δείγματα που έχουν ήδη συλλεχθεί από το ρομποτικό όχημα Perseverance της NASA και αναμένουν επιστροφή στη Γη περιλαμβάνουν σκόνη. Μόλις πάρουμε αυτά τα πολύτιμα δείγματα στο εργαστήριο, θα μπορέσουμε να μετρήσουμε ακριβώς πόσο φερρυδρίτη περιέχει η σκόνη και τι σημαίνει αυτό για την κατανόησή μας για την ιστορία του νερού – και την πιθανότητα ζωής – στον Άρη.”
Ωστόσο, τα δείγματα από το Perseverance δεν αναμένεται να επιστρέψουν στη Γη έως το 2040, καθυστερημένα από τον αρχικό στόχο του 2031. Έτσι, προς το παρόν, θα συνεχίσουμε να συζητάμε για το πώς ακριβώς ο Άρης έγινε τόσο κόκκινος.