Analyse van een oude meteoriet van Mars suggereert dat het mineraal zirkoon overvloedig aanwezig kan zijn op het oppervlak van de rode planeet.

Door de leeftijd en hafniumisotoopsamenstelling van zirkoon te bepalen, onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen hebben aangetoond dat een populatie van deze kristallen afkomstig was uit het diepe binnenste van Mars. Als de onderzoekers gelijk hebben, het betekent dat de jonge zirkonen informatie bevatten over de diepe, ontoegankelijk binnenland van Mars, inzicht geven in de interne structuur van de planeet.

Het uraniumhoudende mineraal zirkoon is een overvloedig bestanddeel van de continentale aardkorst, het verstrekken van informatie over de leeftijd en oorsprong van de continenten en grote geologische kenmerken zoals bergketens en gigantische vulkanen. Maar in tegenstelling tot de aarde, De korst van Mars is niet geëvolueerd en is qua samenstelling vergelijkbaar met de korst die onder de oceanen van de aarde wordt gevonden, waar zirkoon zeldzaam is. Daarom, zirkoon zal naar verwachting geen veel voorkomend mineraal op Mars zijn.

"We waren behoorlijk verrast en opgewonden toen we zoveel zirkonen in deze Mars-meteoriet vonden. Zirkonen zijn ongelooflijk duurzame kristallen die kunnen worden gedateerd en die informatie bewaren die ons vertelt over hun oorsprong. Toegang hebben tot zoveel zirkonen is als het openen van een tijdvenster in de geologische geschiedenis van de planeet, " zegt professor Martin Bizzarro van het GLOBE Institute, die de studie leidde.

Het team onderzocht de oude Marsmeteoriet NWA 7533 (Figuur 1), genaamd "Zwarte Schoonheid, " die in 2011 in de woestijn van Marokko werd ontdekt. ​​Na 15 gram van dit gesteente te hebben verpletterd, ze hebben ongeveer 60 zirkonen geëxtraheerd. Op leeftijd dateren de zirkonen, ze ontdekten dat de meeste kristallen dateren van ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, het allereerste begin van het leven van de planeet. Maar ze deden ook een onverwachte ontdekking:sommige zirkonen definieerden veel jongere leeftijden, variërend van ongeveer 1, 500 miljoen jaar tot 300 miljoen jaar.

"Deze jonge leeftijden waren een grote verrassing, "zegt Bizzarro. "De Black Beauty-meteoriet komt vermoedelijk van het zuidelijk halfrond van Mars, die geen jong vulkanisch terrein heeft. De enige mogelijke bron voor deze jonge zirkonen is de vulkanische provincie Tharsis op het noordelijk halfrond van de planeet, die grote vulkanen bevat die recentelijk actief waren."

De Tharsis-uitstulping op Mars is een enorme vulkanische provincie met de grootste vulkanen in het zonnestelsel, die tot 21 km hoog zijn. Wetenschappers geloven dat deze vulkanische provincie de uitdrukking is van zeer diep magmatisme dat uitbarst op het oppervlak van de planeet. De analogie op aarde is de Hawaiiaanse vulkanische archipel, waarvan ook wordt aangenomen dat het de diepgewortelde vulkanische activiteit weerspiegelt. Maar door platentektoniek, de Pacifische plaat beweegt constant zodanig dat, in plaats van zich op te hopen op één enkele locatie, een keten van steeds jongere vulkanische eilanden heeft gevormd. Aangezien Mars geen platentektoniek heeft, de vulkanen stapelen zich op op één locatie, en als een resultaat, uitgroeien tot gigantische afmetingen.

Als het team van Bizzarro gelijk heeft, het betekent dat de jonge zirkonen informatie kunnen bevatten over de diepe, ontoegankelijk binnenland van Mars. Dit is de eerste keer dat wetenschappers directe toegang hebben gevonden tot het diepe binnenste van de rode planeet, waardoor ze de interne structuur en samenstelling van Mars kunnen ontdekken.

"Het hebben van monsters van het diepe binnenste van Mars is de sleutel. Dit betekent dat we deze zirkonen nu kunnen gebruiken om de oorsprong van de vluchtige elementen op Mars te onderzoeken, inclusief het water, en kijk hoe het zich verhoudt tot de aarde en andere planeten in het zonnestelsel, " legt Mafalda Costa uit, co-auteur van de nieuwe studie.

Maar om de aard van het diepe Mars-interieur te begrijpen, de onderzoekers wendden zich tot de analyse van de isotopensamenstelling van het element hafnium in dezelfde zirkonen.

"Omdat hafnium een ​​belangrijk elementair bestanddeel is van zirkoon, het behoudt een herinnering aan waar de zirkoon gevormd is, " zegt Martin Bizzarro. "We ontdekten dat de hafniumisotoopsamenstelling van de jonge zirkonen anders is dan alle bekende Marsmeteorieten, wat aangeeft dat de jonge zirkonen uit een primitief reservoir komen waarvan we niet wisten dat het in het binnenste van Mars bestond, " hij voegt toe.

De samenstelling van de hafniumisotoop van de jonge zirkonen is vergelijkbaar met de meest primitieve objecten in het zonnestelsel, dat zijn chondriet meteorieten. Deze rite meteorieten. Deze chondrietmeteorieten zijn monsters van asteroïden die sinds hun vorming nooit zijn gewijzigd. Dit houdt in dat het diepe binnenste van Mars in wezen niet is gewijzigd sinds de vorming van de planeet (Figuur 2). Het bestaan ​​van zo'n primitief reservoir wordt verwacht voor een planeet zonder platentektoniek. In tegenstelling tot de aarde, waar aan het oppervlak gevormd materiaal continu door platentektoniek naar binnen wordt gerecycled, het diepe binnenste van Mars is onveranderd gebleven sinds de geboorte van de planeet en, als zodanig, behoudt zijn oorspronkelijke samenstelling.

Eindelijk, de ontdekking dat zirkoon overvloedig aanwezig kan zijn op het oppervlak van Mars, kan de toekomstige robotverkenning van de planeet leiden, vooral in het kader van het terugsturen van monsters naar de aarde.

"Onze studie maakt duidelijk dat een terugkeermissie gericht op het verkrijgen van zirkoonhoudende monsters van grote wetenschappelijke waarde zal zijn voor het begrijpen van de geologische geschiedenis van Mars, " besluit Martin Bizzarro.

"De interne structuur en geodynamica van Mars afgeleid van een 4.2 Gyr zirkoon record" is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .