Колумбия төбелері: Марстағы Gusev кратерінің ішіндегі төбелер қатары

Кіріспе

Марстағы Гусев кратеріндегі төменгі төбелер тізбегі – Марстағы төбелер. Колумбия таулары Марстағы Гусев кратеріндегі төменгі төбелер тізбегі болып табылады. Оларды 2004 жылы кратерге қонған Марсты зерттеу ровері "Спирит" байқады. Бұл төбелер жер бетіндегі ең айқын жақын нысан болғандықтан, NASA оларға дереу ресми емес атау берді. Төбелер ровердің бастапқы қону орнынан шамамен алыс жерде орналасқан. Бұл таулы аймақ Колумбия ғарыш кемесінің апаты құрметіне аталды. 2004 жылдың 2 ақпанында Колумбия тауларының әрбір шыңы апатта қаза болған жеті ғарышкердің есімімен аталды. "Спирит" 2010 жылы жұмысын тоқтатқанға дейін Колумбия төбелерін зерттеумен бірнеше жыл айналысты. Сондай-ақ, 2018 жылдың қарашасында Jezero кратері таңдалғанға дейін Mars 2020 Perseverance ровері үшін әлеуетті қону орны ретінде қарастырылды.

Колумбия тауларының тау жыныстары мен минералдары

Spirit марсоходы арқылы ғалымдар Колумбия тауларында әртүрлі тау жыныстарын тапты және оларды алты түрлі топқа бөлді, әрқайсысына тиісті тобындағы ерекше тау жынысының атын берді: Кловис, Уишбон, Бейбітшілік, Күзет мұнарасы, Арқалық және Тәуелсіздік. Олардың APXS өлшеуімен анықталған химиялық құрамы бір-бірінен айқын ерекшеленеді. Ең маңыздысы, Колумбия тауларындағы барлық тау жыныстары сулы сұйықтықтардың әсерінен түрлі өзгерістерге ұшыраған. Олар фосфор, күкірт, хлор және бром элементтерімен тоғытылған, ал олардың барлығы су ерітінділерінде кездесе алады. Колумбия тауларының жыныстарында базальтты шыны, сонымен қатар оливин мен сульфаттар бар. Оливин мөлшері сульфаттардың мөлшеріне кері пропорционалды. Бұл күтілгендей, себебі су оливинді жояды, бірақ сульфаттардың түзілуіне көмектеседі. Қышқыл тұман Күзет мұнарасының кейбір тастарын өзгерткен деп саналады. Бұл Камберленд қырқасы мен Күйеубасты төбесінің 200 метрлік бөлігінде болды. Кейбір жерлер кристаллдық қасиетін жойып, аморфтыққа айналды. Жанартаулардан шыққан қышқыл су буы кейбір минералдарды ерітіп, гель құрады. Су буланғанда цемент пайда болып, кішкентай дөңгелектер түзілді. Осындай процесс зертханада базальт тау жыныстарын күкірт және тұз қышқылына ұшыратқанда байқалады. Кловис тобы ерекше қызығушылық тудырады, себебі Мессбауэр спектрометрі (МБ) оның құрамында гоетитті анықтады. Гоетит тек судың қатысуында ғана түзіледі, сондықтан оның табылуы Колумбия тауларының жыныстарында бұрынғы судың тікелей дәлелі болып табылады. Сонымен қатар, тау жыныстары мен жартастардың МБ спектрлерінде оливиннің мөлшерінің айтарлықтай төмендегені байқалды, бірақ бұл жыныстардың құрамында бұрын көп мөлшерде оливин болған болуы мүмкін. Оливин судың болмауының көрсеткіші, өйткені ол судың қатысуында оңай ыдырайды. Сульфат табылған, оның түзілуіне су қажет. Уишбон тобында көп мөлшерде плагиоклаз, біраз оливин және ангидрит (кальций сульфаты) бар. Бейбітшілік тау жыныстары күкірт пен байланысқан судың болуына күшті дәлелдер келтірді, сондықтан гидратталған сульфаттар күдікті. Күзет мұнарасы класындағы тастарда оливин жоқ, бұл олардың сумен өзгергенін көрсетеді. Тәуелсіздік класының тастарында балшықтың белгілері байқалды (мүмкін, смектит тобының мүшесі – монтмориллион). Балшықтардың түзілуі үшін сумен ұзақ уақыт байланыс қажет. Колумбия тауларындағы Пасо-Роблес деген топырақтың бір түрінде көп мөлшерде күкірт, фосфор, кальций және темір болғандықтан, ол булану қалдығы болуы мүмкін. Сондай-ақ, МБ Пасо-Роблес топырағындағы темірдің көп бөлігі тотыққан, Fe+++ түрінде екенін анықтады, бұл судың қатысуында ғана мүмкін болар еді. Алты жылдық миссияның ортасында (90 күнге ғана созылуы тиіс болған миссия) топырақта таза кремнийдің көп мөлшері табылды. Кремний жанартаулық белсенділік кезінде пайда болған қышқыл булармен топырақтың сумен немесе ыстық сулы ортадағы сумен әрекеттесуінен пайда болуы мүмкін. Spirit жұмысын тоқтатқаннан кейін ғалымдар "Миниатюрлі жылулық эмиссия спектрометрі" (Mini TES) деректерін зерттеп, карбонатқа бай тау жыныстарының көп мөлшерде бар екенін растады, яғни планетаның кейбір аймақтарында бұрын су болған болуы мүмкін. Карбонаттар "Команче" деп аталатын тау жыныстарынан табылды.

With the Spirit rover, scientists found a variety of rock types in the Columbia Hills, and they placed them into six different categories, each named after a prominent rock in the respective group: Clovis, Wishbone, Peace, Watchtower, Backstay, and Independence. Their chemical compositions, as measured by APXS, are significantly different from each other. Most importantly, all of the rocks in Columbia Hills show various degrees of alteration by aqueous fluids. They are enriched in the elements phosphorus, sulfur, chlorine, and bromine—all of which can be carried around in water solutions. The Columbia Hills’ rocks contain basaltic glass, along with varying amounts of olivine and sulfates. The olivine abundance varies inversely with the amount of sulfates. This is exactly what is expected because water destroys olivine but helps to produce sulfates. Acid fog is believed to have changed some of the Watchtower rocks. This was in a 200 meter long section of Cumberland Ridge and the Husband Hill summit. Certain places became less crystalline and more amorphous. Acidic water vapor from volcanoes dissolved some minerals forming a gel. When water evaporated a cement formed and produced small bumps. This type of process has been observed in the lab when basalt rocks are exposed to sulfuric and hydrochloric acids. The Clovis group is especially interesting because the Mössbauer spectrometer (MB) detected goethite in it. Goethite forms only in the presence of water, so its discovery is the first direct evidence of past water in the Columbia Hills's rocks. In addition, the MB spectra of rocks and outcrops displayed a strong decline in olivine presence, although the rocks probably once contained much olivine. Olivine is a marker for the lack of water because it easily decomposes in the presence of water. Sulfate was found, and it needs water to form. Wishstone contained a great deal of plagioclase, some olivine, and anhydrite (a calcium sulfate). Peace rocks showed sulfur and strong evidence for bound water, so hydrated sulfates are suspected. Watchtower class rocks lack olivine, implying that they may have been altered by water. The Independence class showed some signs of clay (perhaps montmorillonite, a member of the smectite group). Clays require fairly long term exposure to water to form. One type of soil, called Paso Robles, from the Columbia Hills, may be an evaporate deposit because it contains large amounts of sulfur, phosphorus, calcium, and iron. Also, MB found that much of the iron in Paso Robles soil was of the oxidized, Fe+++ form, which would happen if water had been present. Towards the middle of the six year mission (a mission that was supposed to last only 90 days), large amounts of pure silica were found in the soil. The silica could have come from the interaction of soil with acid vapors produced by volcanic activity in the presence of water or from water in a hot spring environment. After Spirit stopped working scientists studied old data from the Miniature Thermal Emission Spectrometer (Mini TES) and confirmed the presence of large amounts of carbonate rich rocks, which means that regions of the planet may have once harbored water. The carbonates were discovered in an outcrop of rocks called "Comanche."