Предложена новая гипотеза, объясняющая, почему Марс обладает красным оттенком.

Марс легко отличить на ночном небе благодаря его яркому красному цвету. Исследования, проведенные с помощью космических аппаратов в последние десятилетия, показали, что этот цвет вызван ржавчиной — частицами оксидов железа, содержащимися в марсианской пыли.

Поверхность планеты изобилует железосодержащими минералами. Когда-то железо реагировало с жидкой водой или кислородом и окислялось. В результате образовались оксиды железа, обладающие красновато-оранжевым оттенком. Этот процесс схож с образованием ржавчины на Земле.

За миллиарды лет эти частицы измельчились и были разнесены ветрами по всей поверхности. Когда пыль поднимается в атмосферу, частицы оксидов железа рассеивают свет, усиливая красное свечение планеты.

Тем не менее, оксиды железа бывают разнообразными. Ученые до сих пор ведут споры о точном химическом составе марсианской ржавчины. Если исследователи смогут его идентифицировать, это поможет понять, какие условия существовали на Марсе в прошлом и могла ли планета быть пригодной для жизни.

В предыдущих научных исследованиях ученые проанализировали данные о марсианской пыли, собранные с помощью космических аппаратов, и пришли к выводу, что основным «красным» компонентом является минерал железа гематит (Fe₂O₃). Специалисты не нашли признаков наличия воды в нем и сделали вывод, что он появился в период «сухости» в истории Марса, когда планета уже утратила воду. Исследователи предположили, что гематит образовался в результате контакта железа с кислородом, что подразумевает, что Марс начал «ржаветь» уже после влажного периода.

Международная команда космогеологов под руководством Адомаса Валантинаса (Adomas Valantinas) из Брауновского университета (США) выяснила, что за красный оттенок Марса отвечает совершенно другой минерал железа.

Сначала Валантинас и его коллеги провели эксперимент, воссоздав в лаборатории условия, схожие с марсианскими. Они измельчили вулканический базальт до размера 1/100 толщины человеческого волоса (такой текстуры имеет марсианская пыль) и смешали его с различными типами оксидов железа.

Сравнив спектральные данные лабораторных образцов с наблюдениями орбитальных аппаратов (TGO, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter) и марсоходов (Curiosity, Pathfinder и Opportunity), ученые обнаружили, что спектральные «отпечатки» пыли лучше всего соответствуют ферригидриту ((Fe3+)2O3·0.5H2O).

Этот минерал быстро формируется при взаимодействии железа с холодной водой и сохраняет следы H2O в своей структуре даже после высыхания. Во время формирования минерала молекулы H2O «встраиваются» в его кристаллическую решетку, становясь частью химической структуры. Даже когда внешняя вода испаряется, эти молекулы остаются «запертыми» внутри минерала — словно в ловушке.

Марс по-прежнему остается Красной планетой, но ученые теперь лучше понимают причины этого. Ранее считалось, что его цвет обусловлен гематитом, но теперь выяснилось, что главную роль играет другой минерал — ферригидрит. Поскольку ферригидрит мог образоваться только в условиях влажности на Марсе, ржавчина на планете появилась гораздо раньше, чем предполагали исследователи. Более того, ферригидрит не разрушается в современных условиях Марса (холодно, сухо, нет воды): он сохранился, и планета сохраняет свой характерный оттенок даже спустя миллиарды лет.

В любом случае, окончательное понимание причины красного цвета планеты станет возможным благодаря образцам грунта, собранным марсоходом Perseverance. Их доставят на Землю после 2030 года, и анализ покажет точный состав пыли.

Научная работа команды Валантинаса опубликована в журнале Nature Communications.