Veel verhalen ondersteunen momenteel de aanwezigheid van vloeibaar water op Mars, waar gehydrateerde mineralen getuigen van vroegere processen van waterige verwering in meteorieten van Mars, zoals NWA 7533/7034. Planetaire wetenschappers proberen de timing van verwering op de korst van Mars te schatten om de evolutie ervan te helpen begrijpen, de beschikbaarheid van vloeibaar water en bewoonbaarheid op Mars. In een recente studie, Martin Guitreau en Jessica Flahaut aan de Universiteit van Manchester, VK, en het Nationaal Centrum voor Wetenschappelijk Onderzoek in Frankrijk, presenteerde een nieuwe methode op basis van U-Th-Pb (Uranium-Thorium-Lead) isotopen dateringssystemen. Met behulp van de techniek, Guitreau en Flahaut onderzochten of zirkoonkristallen een waterige verandering bij lage temperatuur ondergingen, vergelijkbaar met waarnemingen met Hadean-verouderde afvalkristallen uit West-Australië.

De gegevens voor NWA 7533 zirkonen toonden bewijs voor waterige verandering, en het modelleren van het evoluerende U-Th-Pb-isotoopsysteem gaf de laatste wijziging aan die plaatsvond in de late Amazone-periode (227-56 Ma). De bevinding verlengt grotendeels de tijdsduur waarin vloeibaar water beschikbaar was nabij het oppervlak van Mars - wat suggereert dat Mars nog steeds bewoonbaar kan zijn, op basis van het bewijs. De resultaten van het onderzoek zijn nu gepubliceerd op: Natuurcommunicatie .

Zirkoon is een robuuste tijdcapsule die veel wordt gebruikt in U-Pb-geochronologie en in de studie van magmatische/metamorfe processen op aarde. Planetaire wetenschappers hebben dit proces aangetoond met behulp van terrestrisch zirkoon dat dateert van vóór 4378 miljoen jaar. Hoe dan ook, de emissie van alfadeeltjes en α-terugslag als gevolg van U- en Th-verval kunnen het kristalrooster beschadigen, waardoor straling zich ophoopt in zirkonium met verschillende snelheden op basis van de concentraties (verhouding) van U en Th. Deze fase wordt gedefinieerd als het "eerste percolatiepunt" waarna chemische elementen gemakkelijker kunnen worden gemobiliseerd dan in ongerepte kristallen. De progressieve amorfisatie kan kristalroosterexpansie en scheurvorming in zirkoon induceren om de gevoeligheid van het kristal voor thermische gebeurtenissen te vergroten, zoals waargenomen met oude zirkonen uit Jack Hills, West Australië.

In het huidige werk, Guitreau en Flahaut onderzochten of ontkoppeling tussen de gemeten en tijdgeïntegreerde Th/U in Zirkoon een indicatie zou kunnen zijn voor waterige veranderingen bij lage temperatuur en schetsten vervolgens de principes van hun nieuwe methode. Toen de wetenschappers de methode toepasten op buitenaardse zirkonen op de maan ter vergelijking met zirkonen van Mars, ze verkregen bewijs voor waterige verwering bij lage temperatuur op Mars.

Toen ze de evolutie van de U-Th-Pb isotoopsystemen van zirkoon modelleerden om de ontwikkeling van ontkoppeling tussen de gemeten en tijdgeïntegreerde Th/U te bepalen, ze ontdekten dat de verandering plaatsvond bij 1500-1700 Ma; als een veel jonger evenement. De gebeurtenis kwam overeen met de late Amazone-periode, die op Mars over het algemeen als koud en droog wordt beschouwd. Als resultaat, het huidige werk heeft de beschikbaarheid van water in de buurt van het oppervlak van Mars in het recente verleden aangetoond, suggereert zijn aanwezigheid in het heden.

Om de gevoeligheid van Zirkoon te onderzoeken, de wetenschappers overwogen zowel chemische modificaties als isotopische resets tijdens het behoud van het rooster. Om deze voorwaarden te beoordelen, ze gebruikten macroscopische visuele criteria en microscopische methoden, waaronder transmissie-elektronenmicroscopie, Raman-spectroscopie, Röntgendiffractie, nucleaire magnetische resonantie en atoomsonde tomografie. een eenvoudiger, indirecte benadering is om ook de stralingsdosis te berekenen die een zirkoonmonster onderging (alfa-vervalgebeurtenissen per gram monster) met behulp van chronologische informatie die wordt geleverd door U-Pb-isotypesystemen en U- en Th-concentraties. Bijvoorbeeld, toen wetenschappers de stralingsdoses van Jack Hills zirkoondatasets berekenden, ze toonden ontkoppeling tussen de gemeten en tijdgeïntegreerde Th/U-verhoudingen in zirkoondomeinen. Op dit moment, stralingsdoses leken zich op te stapelen voorbij het eerste percolatiepunt, het proces vereiste echter verificatie voorafgaand aan het gebruik ervan op waterige veranderingen buiten de aarde.

Door uitgebreide experimenten, Guitreau en Flahaut toonden aan dat ontkoppeling tussen de gemeten en tijdgeïntegreerde Th/U vertoond door terrestrische zirkonen als een proxy voor zirkoonveranderingen door waterige oplossingen bij lage temperaturen. Bij vergelijking, de wetenschappers toonden aan dat maanzirkonen (maan) abnormaal hoge Th/U vertoonden in overeenstemming met het algemene bereik voor terrestrische larven/magma-gebaseerde magmatische (vurige) zirkoon. Dit werd verwacht omdat er geen bewijs is voor vloeibaar water op de maan.

evenzo, Marszirkoonkristallen verkregen uit de meteoriet NWA 7533 en de matrix van NWA 7034 vertoonden consistente metingen en tijdgeïntegreerde Th/U-verhoudingen. Op basis van bestaande gegevens en de huidige berekeningen, Guitreau en Flahaut interpreteerden de horizontale verdeling als bewijs voor lage temperatuurveranderingen van zirkoonkorrels van Mars door waterige oplossingen, net zoals de kristallen uit West-Australië. De huidige bevindingen met behulp van ontkoppeling tussen de gemeten en tijdgeïntegreerde Th/U-verhoudingen versterkten het idee van de beschikbaarheid van vloeibaar water in de Mars-ondergrond. Het fenomeen veroorzaakte geavanceerde verwering van door straling beschadigde zirkoonkristallen.

Om de timing van Marian waterige verwering te begrijpen, Guitreau en Flahaut ontwikkelden een tweetrapsmodel van de U-Th-Pb-isotoopevolutie in het huidige werk. Ze testten of een aberratiegebeurtenis (afwijking) bij 1500 of 1700 Ma de waargenomen ontkoppeling tussen de gemeten en tijdgestuurde Th/U en de zirkoonverandering in NWA 7533 zou kunnen verklaren. In de eerste fase van het model, Guitreau en Flahaut onderzochten de vorming van zirkoon bij 4430 Ma, gevolgd door de tweede fase als een wijzigingsgebeurtenis bij toenemende U- en Th-concentraties om zirkoon in de NWA 7533-meteoriet te veranderen. Met behulp van het tweetrapsmodel, ze toonden aan dat uranium kon worden verrijkt met 2-5 keer de oorspronkelijke concentratie om overeen te komen met de gegevens van zowel Jack Hills als Martian Zircon. De resultaten gaven aan dat de waargenomen niveaus van Th/U zouden kunnen zijn opgetreden bij 1700 Ma of 1500 Ma.

De wetenschappers hebben het model verder geïmplementeerd met een extra fase om een ​​driefasenmodel te vormen, met dezelfde Th/U-verhoudingen en uraniumverrijkingsfactoren als in het tweetrapsmodel. De resultaten toonden aan dat hoewel de vastgestelde leeftijdsveranderingen erg jong bleven, de specifieke veranderingen die door de wetenschappers werden geregistreerd, vonden plaats tijdens de late Amazone-periode.

Op deze manier, Guitreau en Flahaut presenteerden hun nieuwe gegevens met robuust bewijs uit bestaande onderzoeken om aan te geven dat de verandering bij lage temperatuur die is geregistreerd in NWA-zirkonen plaatsvond in de late Amazone-periode op Mars. Ze gaan ervan uit dat de beschikbaarheid van water voor verwering in het laat-Amazonegebied waarschijnlijk werd gecontroleerd door door impact geïnduceerde hydrothermische activiteit.

De waarnemingen in de huidige studie waren consistent met na-brecciatie (rotsfragmentatie) zirkoonverandering, en de jongste vulkanische activiteit op Mars zou ook een rol kunnen hebben gespeeld door veranderingen met de huidige cryosfeer. De geregistreerde veranderingen van zirkonen in de NWA 7533 meteoriet vertegenwoordigden de jongste episode van aanhoudende waterige verandering die tot nu toe op Mars is gerapporteerd. De resultaten ondersteunen het concept dat Mars nog bewoonbaar kan zijn in verhouding tot de bewezen beschikbaarheid van vloeibaar water in het recente verleden.

© 2019 Wetenschap X Netwerk