Nová metoda stanovení přítomnosti vody na Marsu

Objev minerálu jarositu v horninách na povrchu Marsu analyzovaných povrchovou pojízdnou sondou Opportunity měl zvláštní význam pro tým vědců Syrakuské university, kteří studují minerály na Zemi. Jarosit se může vytvořit jen za přítomnosti vody. Jeho výskyt na Marsu znamená, že tam někdy v minulosti existovala voda. Důležité je zjistit, zda se jarosit dá využít ke stanovení místa a podmínek, za jakých voda na Marsu existovala – a právě to se vědcům se Syrakuské university podařilo.

V nedávné studii poblikované v říjnovém (v. 310) čísle Earth and Planetary Science Letters stanovili Suzanne Baldwin (profesorka geofyziky) a Joseph Kula (výzkumník) „difúzní parametry“ pro argon v jarositu. Jednodušeji řečeno objevili způsob, jak využít vzácný plyn argon, který se hromadí v jarositu, k určení stáří jarositu a podmínek, za jakých jarosit vznikl.

Tato nová studie je první z řady experimentů navržených k naplánování práce vědců, kteří budou analyzovat vzorky hornin z Marsu přinesených zpět na Zemi. Z nové studie vychází, že Mars měl před miliardou let povrchovou teplotu 20 °C nebo o něco méně. Jarosit chrání malé množství argonu, který se do něj dostane během vzniku. Z toho lze určit, kdy jarosit na Marsu vznikl. Jarosit sice potřebuje ke vzniku vodu, ale k tomu, aby vydržel nepoškozený dlouhou dobu, potřebuje naopak suché prostředí. A takové dnes na Marsu je.

Jarosit je vedlejší produkt zvětrávání skály vystavené zevnímu prostředí – jak na Zemi, tak na Marsu. Minerál vzniká za přítomnosti správného poměru kyslíku, železa, síry, draslíku a vody. Po vzniku se začne v minerálu hromadit argon, který vzniká radioaktivním rozpadem draslíku. Draslík se radioaktivně rozpadá známou rychlostí. Změříme-li množství argonu v jarositu, dokážeme zjistit jeho stáří.

Nicméně, protože argon je plyn, může potenciálně z jarositu unikat, a to zejména za vyšších teplot. Může však unikat i za nízkých teplot, pokud má k dispozici velmi dlouhou dobu. A to je právě případ Marsu. Miliarda let je dostatečně dlouhá doba, aby únik argonu z jarositu ovlivnil spolehlivost této metody. Proto je jedním z důležitých úkolů vědců studovat, za jaké teploty argon uniká, případně jak rychle. To není nic snadného, už proto, že jde o velmi pomalý proces, kterým navíc chceme měřit velmi dlouhé časy. Proto si vědci pomohli počítačovými modely. S jejich pomocí je odhad stáří o něco lépe zaručen. Zjistili, že při teplotách, které dnes panují na Marsu, je rychlost úniku argonu z jarositu podstatně menší, než doba, po kterou jarosit na Marsu zřejmě existuje. Například 4 miliardy let starý jarosit dokáže podle výsledků modelování udržet většinu svého argonu. Vědci se zabývají také jarositem na Zemi, který vznikl před 50 milióny let v Big Hornském bazénu ve Wyomingu. Snaží se zjistit, jaké při jeho vzniku panovaly podmínky a jak rychle se prostředí bohaté na vodu změnilo v suché prostředí. Výsledek bude možné použít k odhadu chování jarositu na Marsu nebo jiných tělesech.

Minerál jarosit, chemicky KFe³⁺₃(SO₄)₂(OH)₆, je měkký minerál o tvrdosti 2,5 až 3,5 v Mohsově stupnici tvrdosti (1 – mastek, … 10 diamant). Má žlutohnědou barvu a krystalizuje v trojúhelníkové mřížce. Název dostal v roce 1852 podle místa objevu Barranco Jaroso v jižním Španělsku.

Baldwin(ová) a Kula jsou členové New York Center for Astrobiology podporovaného NASA na Rensselaer Polytechnic Institute v Troy, stát New York. Toto centrum je jedno z 10 podobných, které je součástí NASA Astrobiology Institute, umístěného v NASA’s Ames Research Center v Moffett Field v Kalifornii. Výzkum jarositu je podporován NASA.