Meteorit enthält Hinweise auf flüssiges Wasser auf dem Mars vor 742 Millionen Jahren

Vor 11 Millionen Jahren schlug ein Asteroid auf dem Mars ein und schleuderte Teile des roten Planeten durch den Weltraum. Einer dieser Marsbrocken stürzte schließlich irgendwo in der Nähe der Purdue University auf die Erde und ist einer der wenigen Meteoriten, die direkt auf den Mars zurückgeführt werden können. Dieser Meteorit wurde 1931 in einer Schublade der Purdue University wiederentdeckt und erhielt den Namen Lafayette-Meteorit.

Bei frühen Untersuchungen des Lafayette-Meteoriten entdeckten Wissenschaftler, dass er auf dem Mars mit flüssigem Wasser interagiert hatte. Wissenschaftler haben sich schon lange gefragt, wann diese Wechselwirkung mit flüssigem Wasser stattfand. Eine internationale Zusammenarbeit von Wissenschaftlern, darunter zwei vom College of Science der Purdue University, hat kürzlich das Alter der Mineralien im Lafayette-Meteoriten bestimmt, der sich bei flüssigem Wasser gebildet hat.

Das Team hat veröffentlichte seine Ergebnisse In Geochemische Perspektivenbriefe.

Marissa Tremblay, Assistenzprofessorin am Department of Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences (EAPS) der Purdue University, ist die Hauptautorin dieser Veröffentlichung. Sie verwendet Edelgase wie Helium, Neon und Argon, um die physikalischen und chemischen Prozesse zu untersuchen, die die Oberflächen der Erde und anderer Planeten formen. Sie erklärt, dass einige Meteoriten vom Mars Mineralien enthalten, die durch Wechselwirkung mit flüssigem Wasser noch auf dem Mars entstanden sind.

„Die Datierung dieser Mineralien kann uns daher Aufschluss darüber geben, wann es in der geologischen Vergangenheit des Planeten flüssiges Wasser auf oder in der Nähe der Marsoberfläche gab“, sagt sie. „Wir haben diese Mineralien im Marsmeteoriten Lafayette datiert und herausgefunden, dass sie sich vor 742 Millionen Jahren gebildet haben. Wir glauben nicht, dass es zu diesem Zeitpunkt reichlich flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche gab. Stattdessen glauben wir, dass das Wasser aus dem Schmelzen in der Nähe stammte.“ unterirdisches Eis, das Permafrost genannt wird, und dass das Schmelzen des Permafrosts durch magmatische Aktivität verursacht wurde, die bis zum heutigen Tag immer noch regelmäßig auf dem Mars auftritt.

In dieser Veröffentlichung zeigte ihr Team, dass das für die Zeitmessung der Wasser-Gesteins-Wechselwirkung auf dem Mars ermittelte Alter robust war und dass das verwendete Chronometer nicht von Dingen beeinflusst wurde, die Lafayette widerfuhren, nachdem es in der Gegenwart von Wasser verändert wurde.

„Das Alter könnte durch den Einschlag beeinflusst worden sein, der den Lafayette-Meteoriten vom Mars schleuderte, durch die Erhitzung, die Lafayette während der 11 Millionen Jahre, in denen er im Weltraum schwebte, erlebte, oder durch die Erhitzung, die Lafayette erlebte, als es auf die Erde fiel und ein wenig verglühte.“ in der Erdatmosphäre“, sagt sie. „Aber wir konnten zeigen, dass keines dieser Dinge das Alter der Wasserveränderung in Lafayette beeinflusste.“

Ryan Ickert, leitender Forschungswissenschaftler bei Purdue EAPS, ist Mitautor des Artikels. Er verwendet schwere radioaktive und stabile Isotope, um die Zeitskalen geologischer Prozesse zu untersuchen. Er zeigte, dass andere Isotopendaten (die früher zur Schätzung des Zeitpunkts der Wasser-Gesteins-Wechselwirkung auf dem Mars verwendet wurden) problematisch waren und wahrscheinlich von anderen Prozessen beeinflusst wurden.

„Dieser Meteorit weist eindeutig Hinweise darauf auf, dass er mit Wasser reagiert hat. Das genaue Datum hierfür war umstritten, und unsere Veröffentlichung datiert, als Wasser vorhanden war“, sagt er.

In einer Schublade gefunden

Dank der Forschung ist einiges über die Entstehungsgeschichte des Lafayette-Meteoriten bekannt. Es wurde vor etwa 11 Millionen Jahren durch einen Einschlag von der Marsoberfläche geschleudert.

„Wir wissen das, weil der Meteorit nach seinem Auswurf vom Mars einem Bombardement durch Teilchen der kosmischen Strahlung im Weltraum ausgesetzt war, was zur Bildung bestimmter Isotope in Lafayette führte“, sagt Tremblay. „Viele Meteoroiden entstehen durch Einschläge auf dem Mars und anderen Planetenkörpern, aber nur eine Handvoll wird letztendlich auf die Erde fallen.“

Aber sobald Lafayette die Erde erreicht, wird die Geschichte etwas unklar. Es ist mit Sicherheit bekannt, dass der Meteorit 1931 in einer Schublade der Purdue University gefunden wurde. Wie er dorthin gelangte, ist jedoch immer noch ein Rätsel. Tremblay und andere machten in einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung Fortschritte bei der Erklärung der Geschichte der Zeitachse nach der Erde.

„Wir verwendeten organische Schadstoffe von der Erde, die auf Lafayette gefunden wurden (insbesondere Pflanzenkrankheiten), die in bestimmten Jahren besonders häufig auftraten, um einzugrenzen, wann der Meteoriteneinschlag stattgefunden haben könnte und ob der Meteoriteneinschlag möglicherweise von jemandem beobachtet wurde“, sagt Tremblay.

Meteoriten: Zeitkapseln des Universums

Meteoriten sind feste Zeitkapseln von Planeten und Himmelskörpern aus unserem Universum. Sie tragen Datenbits mit sich, die von Geochronologen entschlüsselt werden können. Sie unterscheiden sich von Gesteinen, die man auf der Erde finden kann, durch eine Kruste, die sich beim Abstieg durch unsere Atmosphäre bildet und oft einen feurigen Eingang bildet, der am Nachthimmel sichtbar ist.

„Wir können Meteoriten identifizieren, indem wir untersuchen, welche Mineralien in ihnen vorhanden sind und welche Beziehungen zwischen diesen Mineralien im Meteoriten bestehen“, sagt Tremblay. „Meteoriten sind oft dichter als Erdgesteine, enthalten Metall und sind magnetisch. Wir können auch nach Dingen wie einer Fusionskruste suchen, die sich beim Eintritt in die Erdatmosphäre bildet. Schließlich können wir die Chemie von Meteoriten nutzen (insbesondere ihre Sauerstoffisotopenzusammensetzung). um einen Fingerabdruck zu erhalten, von welchem ​​Planetenkörper sie stammen oder zu welcher Meteoritenart sie gehören.“

Das an dieser Veröffentlichung beteiligte Team bestand aus einer internationalen Zusammenarbeit von Wissenschaftlern. Zum Team gehören außerdem Darren F. Mark, Dan N. Barfod, Benjamin E. Cohen, Martin R. Lee, Tim Tomkinson und Caroline L. Smith, die das Scottish Universities Environmental Research Centre (SUERC) und das Department of Earth and Environmental Science vertreten an der University of St Andrews, der School of Geographical and Earth Sciences der University of Glasgow, der School of Earth Sciences der University of Bristol und der Science Group am Natural History Museum in London.

„Bevor wir nach Purdue zogen, waren Ryan und ich beide am Scottish Universities Environmental Research Centre tätig, wo die Argon-Argon-Isotopenanalysen der Alterationsmineralien in Lafayette stattfanden“, sagt Tremblay. „Unsere Mitarbeiter am SUERC, der University of Glasgow und dem Natural History Museum haben zuvor viel Arbeit in die Erforschung der Geschichte von Lafayette investiert.“

Die Datierung der Veränderung von Mineralien in Lafayette – und allgemeiner in dieser Klasse von Meteoriten vom Mars, die Nakhlite genannt werden – war ein langfristiges Ziel der Planetenforschung, da Wissenschaftler wissen, dass die Veränderung in Gegenwart von flüssigem Wasser auf dem Mars stattfand. Diese Materialien sind jedoch besonders schwer zu datieren, und frühere Datierungsversuche waren entweder sehr unsicher und/oder wurden wahrscheinlich durch andere Prozesse als die Wasserveränderung beeinflusst.

„Wir haben eine robuste Methode zur Datierung von Alterationsmineralien in Meteoriten aufgezeigt, die auf andere Meteoriten und Planetenkörper angewendet werden kann, um zu verstehen, wann flüssiges Wasser vorhanden sein könnte“, sagt Tremblay.

Tremblay und Ickert werden sich weiterhin mit der Geochemie und der Geschichte von Meteoriten befassen, und Studenten der Purdue EAPS werden bei dieser Forschung behilflich sein.