Mars’ın Soğuk ve Buzlu Geçmişi Yeni Araştırmayla Ortaya Çıktı

Yeni bir araştırma, Kızıl Gezegen’in topraklarında kritik ipuçları buldu.

Dünya ve Kuzey Amerika’daki toprakları karşılaştıran son araştırmalar Mars Mars’ın tarihi ikliminin Newfoundland’a benzer şekilde soğuk ve subarktik olduğunu öne sürüyor. Çalışma, Gale Krateri’nin toprağındaki, donma noktasına yakın koşullar tarafından korunan amorf maddelere odaklanarak Mars’ın çevresel koşullarına ve yaşam potansiyeline dair yeni bakış açıları sunuyor.

Dünya Toprakları Aracılığıyla Mars’ın Geçmiş İklimini Keşfetmek

Mars’ın yaşamı destekleyip desteklemediği sorusu onlarca yıldır bilim insanlarının ve halkın hayal gücünü ele geçirdi. Keşfin merkezinde, Dünya’nın komşusunun geçmiş iklimine dair içgörüler elde etmek var: Gezegen sıcak ve nemli miydi, denizleri ve nehirleri bizim gezegenimizde bulunanlara çok benziyor muydu? Yoksa soğuk ve buzlu muydu ve bu nedenle bildiğimiz şekliyle yaşamı desteklemeye daha az mı meyilli?

Yeni bir araştırma, Mars’ta bulunan topraklarla, soğuk bir subarktik iklime sahip Kanada’nın Newfoundland bölgesindeki topraklar arasında benzerlikler tespit ederek, ikincisini destekleyecek kanıtlar buldu.

NASA’nın Curiosity Rover’ından görülen Gale Krateri’nin kenarı ve tabanı. Kaynak: NASA/JPL-Caltech

Gale Krateri Toprak Analizinden Elde Edilen Görüşler

Dergide yayınlanan araştırma İletişim Dünya ve Çevre 7 Temmuz’da, Dünya’da Mars’ın Gale Krateri’ne benzer malzemelere sahip topraklar aradı. Bilim insanları genellikle çevresel tarihi tasvir etmek için toprağı kullanırlar, çünkü mevcut mineraller zaman içinde arazi evriminin hikayesini anlatabilir. Bu malzemelerin nasıl oluştuğu hakkında daha fazla bilgi edinmek, kırmızı gezegendeki tarihsel koşullar hakkında uzun süredir devam eden soruları yanıtlamaya yardımcı olabilir. Gale Krateri’nin toprakları ve kayaları, gezegende nispeten bol suyun olduğu bir dönemde, yani 3 ila 4 milyar yıl önce Mars’ın ikliminin bir kaydını sağlar – ve aynı zaman diliminde Dünya’da ilk kez yaşamın ortaya çıktığı zamandı.

“Gale Krateri bir paleo göl yatağıdır—orada su olduğu aşikardı. Peki su oradayken çevre koşulları nasıldı?” diyor şu anda DRI’da çalışan bir toprak bilimci ve jeomorfolog olan Anthony Feldman. “Mars yüzeyinin doğrudan bir benzerini asla bulamayacağız çünkü koşullar Mars ve Dünya arasında çok farklı. Ancak karasal koşullar altındaki eğilimlere bakabilir ve bunları kullanarak Mars sorularına genellemeler yapabiliriz.”

Newfoundland Tablelands’daki çalışma alanı. Kredi: Anthony Feldman/DRI

Mars Malzemelerinin Analizinde Karşılaşılan Zorluklar

NASA’nın Curiosity Rover’ı 2011’den beri Gale Krateri’ni araştırıyor ve “X-ışını amorf materyali” olarak bilinen çok sayıda toprak malzemesi buldu. Toprağın bu bileşenleri, mineralleri tanımlayan tipik tekrarlayan atomik yapıdan yoksundur ve bu nedenle X-ışını kırınımı gibi geleneksel teknikler kullanılarak kolayca karakterize edilemezler. Örneğin elmas gibi kristalin materyallere X-ışınları vurulduğunda, X-ışınları mineralin iç yapısına bağlı olarak karakteristik açılarda dağılır. Ancak, X-ışını amorf materyal bu karakteristik “parmak izlerini” üretmez. Bu X-ışını kırınımı yöntemi Curiosity Rover tarafından, X-ışını amorf materyalinin Gale Krateri’nde test edilen toprak ve kaya örneklerinin %15 ila %73’ünü oluşturduğunu göstermek için kullanıldı.

Feldman, “Jello gibi X-ışını amorf malzemelerini düşünebilirsiniz,” diyor. “Bu, birbirinin yanından kayıp giden farklı elementler ve kimyasallardan oluşan bir çorba.”

Curiosity Rover ayrıca toprak ve kaya örnekleri üzerinde kimyasal analizler gerçekleştirerek amorf malzemenin demir ve silika açısından zengin ancak alüminyum açısından yetersiz olduğunu buldu. Sınırlı kimyasal bilginin ötesinde, bilim insanları henüz amorf malzemenin ne olduğunu veya varlığının Mars’ın tarihi çevresi hakkında ne anlama geldiğini anlamış değiller. Bu gizemli malzemelerin Dünya’da nasıl oluştuğu ve devam ettiği hakkında daha fazla bilgi edinmek, kızıl gezegen hakkındaki ısrarcı soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.

Mars Koşullarını Taklit Eden Saha Çalışmaları

Feldman ve meslektaşları benzer X-ışını amorf materyali aramak için üç yeri ziyaret etti: Newfoundland’daki Gros Morne Milli Parkı’nın Tablelands’ı, Kuzey Kaliforniya’daki Klamath Dağları ve batı Nevada. Bu üç yer, araştırmacıların Gale Krateri’ndeki X-ışını amorf materyaline kimyasal olarak benzer olmasını bekledikleri serpantin topraklara sahipti: demir ve silikon açısından zengin ancak alüminyum açısından eksik. Üç yer ayrıca, amorf materyal üreten ve korunmasını teşvik eden çevre koşullarının türüne dair fikir verebilecek bir dizi yağış, kar yağışı ve sıcaklık sağladı.

Araştırma ekibi her sahada toprakları X-ışını kırınımı analizi ve transmisyon elektron mikroskobu kullanarak inceledi, bu da toprak malzemelerini daha ayrıntılı bir düzeyde görmelerini sağladı. Newfoundland’ın subarktik koşulları, Gale Krateri’nde bulunanlara kimyasal olarak benzer ancak kristal yapıdan yoksun malzemeler üretti. Kaliforniya ve Nevada gibi daha sıcak iklimlerde üretilen topraklar üretmedi.

Feldman, “Bu, bu materyalleri oluşturmak için orada suya ihtiyacınız olduğunu gösteriyor,” diyor. “Ancak, topraklardaki amorf materyali korumak için soğuk, donma noktasına yakın ortalama yıllık sıcaklık koşullarının olması gerekiyor.”

Amorf materyal genellikle nispeten kararsız olarak kabul edilir, yani atom seviyesinde atomlar henüz nihai, daha kristal formlarına organize olmamıştır. Feldman, “Kinetikte veya reaksiyon hızında, bu materyallerin jeolojik zaman ölçeklerinde korunabilmesi için onu yavaşlatan bir şeyler oluyor,” diyor. “Bizim öne sürdüğümüz şey, donma noktasına yakın çok soğuk koşulların, bu materyallerin oluşmasına ve korunmasına izin veren belirli bir kinetik sınırlayıcı faktör olduğudur.”

Feldman, “Bu çalışma Mars iklimi hakkındaki anlayışımızı geliştiriyor,” diyor. “Sonuçlar, Gale Krateri’ndeki bu materyalin bolluğunun, örneğin İzlanda’da göreceğimize benzer şekilde, subarktik koşullarla tutarlı olduğunu gösteriyor.”

Referans: Anthony D. Feldman, Elisabeth M. Hausrath, Elizabeth B. Rampe, Valerie Tu, Tanya S. Peretyazhko, Christopher DeFelice ve Thomas Sharp tarafından yazılan “Fe açısından zengin X-ışını amorf malzeme kayıtları Mars’ta geçmiş iklimi ve suyun kalıcılığını”, 7 Temmuz 2024, İletişim Dünya ve Çevre.
DOI: 10.1038/s43247-024-01495-4