Ritka ásvány a marsi Gale-kráterben

Szerző: Rezes Dániel

Az Amerikai Egyesült Államokban tevékenykedő kutatók arról számoltak be az Earth and Planetary Science Letters nevű szaklapban megjelent tanulmányukban, hogy a marsi Gale-krátert vizsgáló Curiosity (Kíváncsiság) rover által begyűjtött egyik mintában jelentős mennyiségű tridimitet azonosítottak.

A tridimit nevű ásvány az SiO2 (szilícium-dioxid) alacsony nyomás és magas hőmérsékleti értékek között keletkező polimorf módosulata. A polimorfia olyan ásványokra utal, melyeknek azonos a kémiai összetételük, azonban eltérő a kristályszerkezetük. A Curiosity által a Buckskin agyagkőből vett mintában a kutatók ~16 tömeg% monoklin tridimitet azonosítottak. Ez azért szokatlan ebben az egykoron tavi környezetben, mert a monoklin kristályrendszerben megjelenő tridimit a földi rendszerekben is csak igen ritkán található meg, kizárólag felzikus vulkáni környezetekből, magas hőmérsékletű impakt (becsapódásos eredetű) struktúrákból és meteoritokból ismerjük bolygónkon. A kőzetben a tridimit mellett a Curiosity röntgen diffraktométere (XRD) földpátokat, cristobalitot (szintén SiO2 polimorf módosulat), opált (±Si-üveget) és magnetitet azonosított.

Tridimit kristályok (középen) a szlovákiai Vechec kőfejtőből (https://www.mindat.org/photo-107020.html)

A vörös bolygón 2012 óta tevékenykedő Curosity rover mintagyűjtési területe a Gale-kráterben található. A kráter nagyjából 3,8 milliárd éves és azért választották a küldetés helyszínéül, mivel valószínűleg egykor vizet tartalmazott, így tökéletes terület a küldetés fő kérdésének megválaszolására, miszerint „A Marson léteztek egykor megfelelő környezeti feltételek, melyek elősegítették a mikrobiális élet létrejöttét és fennmaradását?”. A rover segítségével már tudjuk azóta, hogy a Gale-kráterben egy tó hullámzott, melynek képződményei sok szempontból nagyszerűek a vizsgálatokra, de számos új kérdést is felvetnek.

Az XRD elemzéshez használt pormintát a rover fúrással nyerte ki a már említett Buckskin helyszínen 2015 júliusában, majd CheMin (Chemistry and Mineralogy) nevű műszerével vizsgálta azt. A tridimit jelenléte az agyagkő mintában a Curiosity 10 évének egyik legmeglepőbb felfedezései közé tartozik. A tridimit általában a fejlett, robbanásos vulkáni rendszerekben jelenik meg a Földön, azonban jelen esetben egy olyan bolygó ősi tavának fenekén képződött összletben találjuk, ahol a vulkanizmus döntő többségében nagyon primitív kőzetanyagot juttatott a felszínre.

(A) A Curiosity rover útja a Bradbury leszállási helytől (Bradbury Landing) a Maria-hágón (Maria’s Pass) keresztül. A vörös csillag a Buckskin agyagkőből vett minta gyűjtési helyét jelöli. Az ábra jobb alsó sarkában a Maria-hágó kinagyított részlete látható. (B,C) A Curiosity rover Mars Hand Lens Imager (MAHLI) nevű kamerájának képe a Buckskin és az ahhoz közel fekvő, laminációt mutató Lamoose kőzetekről (Payré et al. 2022).

A kutatók a rovertől kapott adatokat összevetették az összes olyan földi magmás rendszer tulajdonságaival, melyek termékei tridimitet tartalmaznak, valamint a marsi vulkanizmus modelleivel és a Gale-kráter egykori tavának eddig megismert üledékes rétegeivel is. A vizsgálatok eredményeként a tudósok kidolgoztak egy új elméletet a megfigyeléseik (ún. nagy mennyiségű tridimit, az agyagkő magas SiO2 és alacsony Al2O3 tartalma és az alacsony hőmérsékletű környezet) magyarázatára. Egy eddig még nem ismert fejlett, felzikus kemizmusú vulkán Si-gazdag hamut juttatott a Gale-kráter vízgyűjtő területére abban az időszakban, amikor a kráter területét még tó töltötte ki. Ez a folyamat a Mars heszperiai (3,7-3,0 milliárd évvel ezelőtt) korszakában játszódhatott le. A hamu tridimitben gazdag volt, melyhez a társuló ásványfázisok cristobalit, földpát, Ti-oxid és Si-gazdag üveg voltak. A víz segített lebontani a Si-gazdag üveget, valamint a folyók általi szállítás koncentrálta a tridimit szemcséket, így kialakulhatott egy markáns, nagy tridimit-tartalmú réteg, mely egy olyan átmeneti időszakban keletkezett, amikor a Mars egy nedvesebb és melegebb éghajlatból a ma is megfigyelhető száraz és sivár éghajlatra váltott.

A Buckskin agyagkőben megjelenő, nagy mennyiségű tridimit képződésének és felhalmozódásának folyamatát bemutató vázlat. A tűzhányó helye jelenleg még nem ismert, azonban akár több ezer kilométerrel távolabb is lehet a Gale-krátertől (Payré et al. 2022).

A tanulmányban vizsgált ásványegyüttes és az általuk feltárt felzikus magmás tevékenység rávilágít arra, hogy a marsi vulkanizmus összetettebb és szövevényesebb, mint azt a Curiosity rover vizsgálatai előtt gondoltuk.

Források:
[1] https://www.sci.news/space/gale-crater-tridymite-11034.html
[2] Payré, V. et al. (2022). Tridymite in a lacustrine mudstone in Gale Crater, Mars: Evidence for an explosive silicic eruption during the Hesperian. Earth and Planetary Science Letters, 594, 117694., 14 p.
[3] https://mars.nasa.gov/msl/mission/overview/