„Czy na Marsie jest życie, czy na Marsie - nauka nie jest znana” - to nie tylko udany aforyzm z popularnej komedii „Noc karnawału”, która weszła do naszego potocznego języka i stała się chodzącym żartem. Najważniejsze jest to, że to zdanie przez bardzo długi czas odzwierciedlało nasz aktualny poziom wiedzy o istnieniu życia na Czerwonej Planecie. I dopiero teraz, w ostatnich latach, kiedy najnowsze obserwacje naukowe, badania, fakty zostały zebrane i przetworzone, wszystko to pozwala nam powiedzieć: „Było życie na Marsie!”.
Dlaczego Mars jest czerwony?
Mars od niepamiętnych czasów nazywany był „Czerwoną Planetą”. Jasnoczerwony dysk wiszący na nocnym niebie podczas Wielkich Konfliktów, kiedy ta planeta znajduje się jak najbliżej Ziemi, zawsze wywoływał u ludzi pewien rodzaj niepokoju. To nie przypadek, że Babilończycy, a następnie starożytni Grecy i starożytni Rzymianie, kojarzyli planetę Mars z bogiem wojny Aresem lub Marsem i wierzyli, że czas Wielkich Konfliktów wiąże się z najbardziej brutalnymi wojnami. Ten ponury omen, co dziwne, czasami się spełnia w naszych czasach: na przykład Wielka opozycja Marsa w latach 1940-1941 zbiegła się z pierwszymi latami II wojny światowej.
Ale dlaczego Mars jest czerwony? Skąd ten kolor krwi? Co dziwne, podobieństwo koloru planety i krwi wyjaśnia ten sam powód: obfitość tlenku żelaza. Tlenki żelaza plamią hemoglobinę we krwi; tlenki żelaza w połączeniu z piaskiem i pyłem pokrywają powierzchnię Marsa. Radzieckie i amerykańskie stacje kosmiczne, które delikatnie wylądowały na marsjańskich pustyniach, przesyłały na Ziemię kolorowe obrazy skalistych równin pokrytych piaskiem z czerwonego żelaza. Chociaż atmosfera Marsa jest bardzo rozrzedzona (gęstością odpowiada atmosferze Ziemi na wysokości 30 kilometrów), burze piaskowe są tutaj niezwykle silne. Czasami zdarza się, że z powodu pyłu astronomowie miesiącami nie widzą powierzchni tej planety.
Stacje amerykańskie przekazały informacje o składzie chemicznym marsjańskiej gleby i podłoża skalnego: na Marsie dominują głębokie ciemne skały - andezyty i bazalty o dużej zawartości tlenku żelaza (ok. 10 proc.) Wchodzącego w skład krzemianów; skały te są pokryte ziemią - produktem wietrzenia głębokich skał. Zawartość tlenków siarki i żelaza w glebie gwałtownie wzrasta - do 20 procent. Wskazuje to, że czerwona gleba marsjańska składa się z tlenków i wodorotlenków żelaza z domieszką żelazistych iłów oraz siarczanów wapnia i magnezu. Na Ziemi również tego typu gleby występują dość często. Nazywa się je czerwonymi skorupami wietrznymi. Powstają w ciepłym klimacie, obfitości wody i wolnego tlenu w atmosferze.
Najprawdopodobniej na Marsie w podobnych warunkach powstały czerwone skorupy wietrzne. Mars jest czerwony, ponieważ jego powierzchnia pokryta jest grubą warstwą „rdzy”, która zjada ciemne, głębokie skały. Tutaj można tylko podziwiać wgląd średniowiecznych alchemików, dla których astronomiczny znak Marsa stał się symbolem żelaza.
Ogólnie „rdza” - warstwa tlenku na powierzchni planety - jest najrzadszym zjawiskiem w Układzie Słonecznym. Istnieje tylko na Ziemi i Marsie. Na pozostałych planetach i wielu dużych satelitach planetarnych, nawet tych, które uważa się za posiadające wodę (w postaci lodu), głębokie skały pozostawały niezmienione przez prawie miliardy lat.
Film promocyjny:
Czerwone piaski Marsa, porozrzucane przez huragany, to cząsteczki wietrzącej skorupy głębokich skał. Na Ziemi w naszych czasach taki pył jest przeklinany przez kierowców na polnych drogach Afryki i Indii. A w minionych epokach, kiedy nasza planeta miała klimat cieplarniany, czerwona skorupa, podobnie jak porosty, pokrywała powierzchnię wszystkich kontynentów. Dlatego czerwone piaski i iły występują w osadach wszystkich epok geologicznych. Całkowita masa czerwonych kwiatów ziemi jest bardzo duża.
Czerwone kory rodzą się z życia
Czerwone skorupy wietrzne na Ziemi pojawiły się bardzo dawno temu, ale dopiero po pojawieniu się wolnego tlenu w atmosferze. Szacuje się, że cały tlen w ziemskiej atmosferze (1200 bilionów ton) jest wytwarzany przez rośliny zielone niemal natychmiast - w ciągu 3700 lat! Ale jeśli roślinność lądowa umrze, wolny tlen zniknie bardzo szybko: ponownie połączy się z materią organiczną, wejdzie w skład dwutlenku węgla, a także utlenia żelazo w skałach. Atmosfera Marsa zawiera teraz tylko 0,1% tlenu, ale 95% dwutlenku węgla; reszta to azot i argon. Obecna ilość tlenu w jego atmosferze byłaby wyraźnie niewystarczająca do przekształcenia Marsa w „Czerwoną Planetę”. W konsekwencji „rdza” w tak dużych ilościach pojawiła się tam nie teraz, ale znacznie wcześniej.
Spróbujmy obliczyć, ile wolnego tlenu musiało zostać usunięte z atmosfery Marsa, aby powstały marsjańskie czerwone kwiaty? Powierzchnia Marsa to 28 procent powierzchni Ziemi. W celu uformowania zwietrzałej skorupy o łącznej grubości 1 kilometra z atmosfery Marsa usunięto około 5000 bilionów ton wolnego tlenu. Sugeruje to, że kiedyś w atmosferze Marsa było nie mniej wolnego tlenu niż na Ziemi. Więc było życie!
Zamarznięte rzeki Marsa
Na Marsie było dużo wody. Świadczą o tym zdjęcia wykonane przez statek kosmiczny rozległej sieci rzecznej i okazałych dolin rzecznych, podobnych do słynnego Kanionu Kolorado w Stanach Zjednoczonych. Zamarznięte morza i jeziora Marsa są teraz prawdopodobnie pokryte czerwonym piaskiem. Wygląda na to, że Mars wraz z Ziemią przetrwał Wielkie Lodowce. Na Ziemi ostatnie imponujące zlodowacenie zakończyło się zaledwie 12-13 tysięcy lat temu. A teraz żyjemy w dobie globalnego ocieplenia. Zdjęcia Marsa pokazują, że następuje też topnienie wielu kilometrów wiecznej zmarzliny. Świadczą o tym gigantyczne osuwiska topniejącej czerwonej gleby na zboczach dolin rzecznych. Ponieważ klimat Marsa jest znacznie chłodniejszy niż na Ziemi, epokę ostatniego zlodowacenia opuszcza on znacznie później niż my.
Tak więc połączony efekt wody i tlenu w atmosferze, a nawet cieplejszej niż obecnie, klimat mógł doprowadzić do tego, że Mars pokryty był tak grubą warstwą „rdzy”, a teraz przez wiele setek milionów kilometrów widoczny jest jako „czerwone oko”. I jeszcze jeden warunek: ta „rdza” mogłaby powstać tylko wtedy, gdyby „Czerwona Planeta” miała kiedyś bujną roślinność.
Czy są jakieś dowody na to, że tak było? Amerykanie odkryli meteoryt w lodzie Antarktydy, porzucony przez straszliwą eksplozję z powierzchni Marsa. Ten kamień zawiera coś, co wygląda jak pozostałości prymitywnych bakterii. Ich wiek wynosi około trzech miliardów lat. Lodowa skorupa Antarktydy zaczęła się formować zaledwie 16 milionów lat temu. Ale nie wiadomo, jak długo kawałek marsjańskiej skały wirował w kosmosie, zanim spadł na Ziemię. Silne eksplozje na Marsie, zdaniem wielu ekspertów, miały miejsce nie tak dawno - 30-35 milionów lat temu.
Historia rozwoju życia na Ziemi pokazuje, że w ciągu zaledwie 200 milionów lat prymitywne sinice prekambru przekształciły się w potężne lasy okresu karbońskiego. Oznacza to, że na Marsie było wystarczająco dużo czasu na rozwój złożonych form życia (od tych prymitywnych bakterii, które zostały odciśnięte na kamieniu, po bujne, nieprzeniknione lasy).
Dlatego na pytanie: „Czy na Marsie jest życie?..” - myślę, że trzeba odpowiedzieć: „Na Marsie było życie!”. Teraz najwyraźniej praktycznie go nie ma, ponieważ zawartość tlenu w atmosferze Marsa jest znikoma.
Co mogło zrujnować życie na tej planecie? Jest mało prawdopodobne, aby było to spowodowane Wielkimi Lodowcami. Historia Ziemi przekonująco pokazuje, że życiu wciąż udaje się przystosować do zlodowacenia. Najprawdopodobniej życie na „Czerwonej Planecie” zostało zniszczone przez uderzenia gigantycznych asteroid. Dowodem na te uderzenia jest czerwony magnetyczny tlenek żelaza, który stanowi ponad połowę tlenków żelaza w czerwonych barwach Marsa.
Maghemite na Marsie i na Ziemi
Analiza czerwonych piasków Marsa ujawniła niesamowitą cechę: są magnetyczne! Czerwone kwiaty Ziemi, które mają ten sam skład chemiczny, są niemagnetyczne. Tę ostrą różnicę we właściwościach fizycznych tłumaczy fakt, że tlenek żelaza - mineralny hematyt (z greckiego hematos - krew) z domieszką limonitu (wodorotlenku żelaza) - działa jako „barwnik” w ziemskich czerwonych kwiatach, a minerał maghemit jest głównym barwnikiem na Marsie. Jest to czerwony magnetyczny tlenek żelaza o strukturze magnetycznego minerału magnetytowego.
Hematyt i limonit są szeroko rozpowszechnionymi rudami żelaza na Ziemi, a maghemit jest rzadkością wśród skał lądowych. Czasami powstaje podczas utleniania magnetytu. Maghemit to niestabilny minerał, który po podgrzaniu powyżej 220 ° C traci swoje właściwości magnetyczne i zamienia się w hematyt.
Współczesny przemysł wytwarza duże ilości syntetycznego maghemitu - magnetycznego tlenku żelaza. Znajduje zastosowanie np. Jako nośnik dźwięku w magnetofonach. Czerwono-brązowy kolor taśmy zawdzięcza domieszce najdrobniejszego proszku magnetycznego tlenku żelaza, który otrzymuje się przez kalcynację wodorotlenku żelaza (analog minerału limonitu) do 800-1000 ° C. Ten magnetyczny tlenek żelaza jest stabilny i nie traci swoich właściwości magnetycznych po wielokrotnej kalcynacji.
Maghemit był uważany za rzadki minerał na Ziemi, dopóki geolodzy nie odkryli, że terytorium Jakucji było dosłownie pokryte ogromną ilością magnetycznego tlenku żelaza. Tego nieoczekiwanego odkrycia dokonał nasz zespół geologiczny, gdy podczas poszukiwań rurek kimberlitowych z diamentami ujawniono wiele „fałszywych anomalii”. Były bardzo podobne do rur kimberlitowych, ale różniły się zwiększonym stężeniem magnetycznego tlenku żelaza. Był to ciężki czerwono-brązowy piasek, który po kalcynacji, podobnie jak jego syntetyczny odpowiednik, pozostał magnetyczny. Opisałem go jako nowy gatunek mineralny i nazwałem go „stabilnym maghemitem”. Pojawiło się jednak wiele pytań: dlaczego różni się właściwościami od „zwykłego” maghemitu, dlaczego jest podobny do syntetycznego magnetycznego tlenku żelaza, dlaczego jest go tak dużo w Jakucji,ale nie ma starożytnych złóż wśród licznych czerwonych kwiatów lub w równikowym pasie Ziemi?.. Czy to oznacza, że jakiś potężny strumień energii zapalił kiedyś powierzchnię północno-wschodniej Syberii?
Odpowiedź widzę w sensacyjnym odkryciu gigantycznego krateru meteorytowego w dorzeczu syberyjskiej rzeki Popigai. Średnica krateru Popigai wynosi 130 km, a na południowym wschodzie znajdują się również ślady innych „ran gwiezdnych”, również znacznych - dziesiątki kilometrów średnicy. Ta straszna katastrofa wydarzyła się około 35 milionów lat temu. Być może wyznaczyła granicę dwóch epok geologicznych - eocenu i oligocenu, na granicy których archeolodzy znajdują ślady gwałtownej zmiany typów życia.
Energia kosmicznego uderzenia była naprawdę potworna. Średnica asteroidy wynosi 8-10 km, masa około trzech bilionów ton, a prędkość 20-30 km / s. Przeszył atmosferę jak kula przez kartkę papieru. Energia uderzenia stopiła 4-5 tysięcy kilometrów sześciennych skał, mieszając razem bazalty, granity, skały osadowe. W promieniu kilku tysięcy kilometrów wszystkie żywe istoty zginęły, woda rzek i jezior wyparowała, a powierzchnia Ziemi została wypalona przez kosmiczny płomień.
O tym, że temperatura i ciśnienie w momencie uderzenia były potworne, świadczą specjalne minerały, które obecnie znajdują się w skałach krateru Popigai. Mogły powstać tylko przy „nieziemskich” ciśnieniach setek tysięcy atmosfer. Są to ciężkie modyfikacje krzemionki - koezytu i stiszowitu, a także heksagonalna modyfikacja diamentu - lonsdaleitu. Krater Popigai jest największym na świecie złożem diamentów, ale nie sześciennym, jak w rurach kimberlitowych, ale sześciokątnym. Niestety jakość tych kryształów jest tak niska, że nie można ich zastosować nawet w technologii. I na koniec jeszcze jeden wynik potężnego wyżarzania. Czerwona skorupa limonitowa, która wyłoniła się na powierzchni, została tak spalona, że wodorotlenki żelaza przekształciły się w czerwony magnetyczny tlenek żelaza - stabilny maghemit.
Odkrycie w Jakucji ogromnych ilości czerwonego magnetycznego tlenku żelaza jest kluczem do odkrycia magnetycznej wielkości czerwonych skorup na Marsie. W końcu na tej planecie jest ponad sto kraterów po meteorytach, z których każdy jest większy niż Popigai, a mniejszych jest niezliczona ilość.
Mars "stał się twardy" od bombardowania meteorytem. Co więcej, wiele kraterów jest stosunkowo młodych. Ponieważ powierzchnia Marsa jest prawie cztery razy mniejsza niż Ziemia, jasne jest, że przeszedł on potężną kalcynację, kosmiczne spalenie, w którym namagnesowane zostały żelaziste skorupy wietrzne. Zawartość maghemitu w glebie Marsa wynosi 5-8 procent. Obecną rozrzedzoną atmosferę tej planety można również wytłumaczyć atakiem asteroidy: gazy w wysokich temperaturach zamieniły się w plazmę i zostały na zawsze wyrzucone w kosmos. Tlen w atmosferze Marsa wydaje się być reliktem: jest to znikoma pozostałość tlenu wytworzonego przez życie zniszczone przez asteroidy.
Trzeci satelita Marsa?
Dlaczego asteroidy tak gwałtownie zaatakowały Czerwoną Planetę? Czy tylko dlatego, że znajduje się bliżej niż inne „pasa asteroid” - wraku tajemniczej planety Phaethon, która mogła kiedyś istnieć na tej orbicie? Astronomowie sugerują, że satelity Marsa Fobosa i Deimosa zostały kiedyś przechwycone przez pole grawitacyjne planety z pasa asteroid.
Fobos krąży wokół Marsa po orbicie pierścieniowej w odległości zaledwie 5920 km od powierzchni planety. Przez marsjański dzień (24 godziny i 37 minut) udaje mu się okrążyć planetę trzy razy. Według niektórych obliczeń Fobos jest bardzo blisko tak zwanej „granicy Roche'a”, to znaczy krytycznej odległości, przy której siły grawitacyjne rozrywają satelitę. Fobos ma kształt ziemniaka. Jego długość wynosi 27 km, szerokość 19 km. Zawalenie się i upadek fragmentów takiego gigantycznego „ziemniaka” spowoduje straszne uderzenia na Marsa i nową kalcynację jego powierzchni. Pozostałości atmosfery zostaną oczywiście wyrwane i pójdą w kosmos w postaci strumienia rozżarzonej plazmy.
Pojawia się myśl, że w przeszłości Mars już doświadczył czegoś podobnego. Możliwe, że miał jeszcze co najmniej jednego towarzysza. Najlepszą nazwą byłoby Tanatos - Śmierć. Thanatos przekroczył granicę Roche, wyprzedzając umierającego teraz Phobosa. Możliwe, że to właśnie te szczątki zniszczyły całe życie na Marsie. Wymazali rośliny z powierzchni Marsa, zniszczyli gęstą tlenową atmosferę. Podczas ich upadku czerwona skorupa Marsa została namagnesowana.
Kilka następnych milionów lat wystarczyło, by Mars zmienił się w pozbawioną życia pustynię z zamarzniętymi morzami i rzekami pokrytymi czerwonym magnetycznym piaskiem. Takie lub mniejsze kataklizmy wcale nie są cudem w świecie planet. Czy ktoś na Ziemi pamięta teraz, że na miejscu gigantycznej pustyni Sahara, zaledwie 6 tysięcy lat temu, płynęły wysokie rzeki, szeleściły lasy i życie toczyło się pełną parą?
Literatura
Portnov A. M., Fedotkin A. F. Minerały ilaste i maghemit jako przyczyna anomalii szumów geofizycznych w powietrzu. Poszukiwanie i ochrona zasobów mineralnych. „Nedra” nr 4, 1986.
Portnov A. M., Korovushkin V. V., Yakubovskaya N. Yu. Stabilny maghemit w wietrznej skorupie Jakucji. Dokl. Akademia Nauk ZSRR, vol. 295, 1987.
Portnov A. M. Magnetyczne czerwone kwiaty - wskaźnik ataku asteroidy. Izvestiya VUZov. Serie geologiczne. Nr 6, 1998.
Doktor nauk geologicznych i mineralogicznych, prof. A. PORTNOV