Введение
Марсианские шарики (также известные как гематитные шарики, «черника» и марсианская «черника») – это небольшие шаровидные образования (примерно сферические гальки), богатые оксидом железа (серый гематит, α Fe2O3), обнаруженные в Meridiani Planum (обширной равнине на Марсе) в огромном количестве. Эти шарики были впервые обнаружены в марсианский день посадки марсохода NASA Opportunity на Meridiani Planum (24 января 2004 года по времени Центра управления полётами NASA). Они серого цвета, но кажутся голубоватыми на фоне повсеместных ржаво-красных оттенков Марса. Поскольку первые шарики, найденные в кратере Игл, имели диаметр 3–6 мм, команда Opportunity быстро прозвала их «черникой». Марсианская «черника» может находиться как в составе осадочных пород, так и в свободном состоянии – то есть, она либо встроена в массивные осадочные отложения Meridiani Planum, либо лежит свободно на выходах пород или на поверхностном слое грунта, покрывающем осадки Meridiani. (Подробнее ниже). Образование «черники» потребовало участия водной среды и связано с потоками кислой, солёной жидкой воды по поверхности Meridiani Planum в течение двух геологических эпох. Это открытие стало частью более масштабной программы по картированию Марса для выявления минералов, связанных с существованием воды в прошлом.
Martian spherules (also known as hematite spherules, blueberries, & Martian blueberries) are small spherules (roughly spherical pebbles) that are rich in an iron oxide (grey hematite, α Fe2O3) and are found at Meridiani Planum (a large plain on Mars) in exceedingly large numbers. These spherules were discovered on the Martian day that NASA's Mars Exploration Rover Opportunity landed at Meridiani Planum. (At NASA's Mission Control building that was January 24, 2004.) They are grey but look bluish next to the ubiquitous rusty reds on Mars, and since the first spherules found in Eagle Crater were 3–6 mm in diameter,
the Opportunity team quickly called them "blueberries". Martian blueberries are either embedded or loose. That is, Martian blueberries are either embedded in the large body of sediments of Meridiani Planum, or they are loose blueberries that lie directly on outcrops of the sediments or lie on top soils spread over the Meridiani sediments. (more below). The formation of blueberries required aqueous chemistry and involved flows of acidic, salty, liquid water over the Meridiani Planum and over two geological epochs. This discovery was part of a broader effort to map Mars for minerals associated with past water.
Карты поверхности гематита
В период с 1997 по 2002 год прибор TES зонда Mars Global Surveyor составил карту распределения гематита на поверхности всей планеты Марс. На рисунке 1а представлена глобальная карта гематита, полученная TES, в низком разрешении. На ней видно лишь одно крупное пятно, охватывающее область с высоким содержанием гематита. Это зеленое, желтое и красное пятно пересекает экватор и главный меридиан в центральной части рисунка 1а. На рисунке 1b показана карта той же области, но уже в более высоком разрешении.
Новое название: Meridiani Planum
Гематитная карта на рисунке 1b охватывала часть более обширной области, которую в XIX веке картографы Марса называли Sinus Meridiani. В 2004 году ведущие ученые, готовившие миссию MER Opportunity, предложили новое название – Meridiani Planum – для (приблизительно) возвышенной области, богатой гематитом, показанной на рисунке 1b.
Открытие сфер на земле
Ровер NASA Opportunity успешно совершил посадку в кратере Eagle в Meridiani Planum 24 января 2004 года (по тихоокеанскому времени). В первый сол (марсианский день) марсоход немедленно обнаружил тысячи и тысячи маленьких сферических частиц диаметром 4–6 мм, разбросанных повсюду внутри кратера Eagle. На рисунке 2 представлена миниатюра изображения, полученного с панорамной камеры Opportunity (Pancam) в первый сол. (Исходное изображение очень большое – 7838 x 2915 пикселей). Руководитель группы Pancam, Джим Белл, вскоре написал об этом виде: "Ученых интригует обилие скальных выступов, разбросанных по всему кратеру, а также почва кратера, которая, по-видимому, представляет собой смесь грубых серых зерен и мелких красноватых зерен". На рисунке 3 представлена деталь рисунка 2, на которой серые сферические частицы видны более четко (нажмите для увеличения). Быстрые анализы показали, что серые сферические частицы богаты серым гематитом. Эти анализы включали эксперимент "ягодная чаша" (подробнее ниже). Название "голубика" было придумано оригинальной научной группой Opportunity для серых гематитных сферических частиц из-за их голубоватого оттенка по сравнению с основной ржаво-красной почвой на анализируемых "изображениях в естественных цветах RGB".
Река Ноахиана течет
До образования характерных отложений Меридиани, в влажный Ноахийский период (названный в честь библейского Ноя) более 3,7 миллиардов лет назад, жидкая вода присутствовала в достаточном количестве для формирования речных русел, которые приносили и откладывали большие объемы базальтового ила в нынешний регион Меридиани. Пересохшие речные долины хорошо видны на теплоинерционных изображениях, полученных с орбиты аппаратом Mars Odyssey и представленных на рисунке 4 (нажмите на него для увеличения разрешения). Речные долины, изображенные на рисунке 4, обрываются непосредственно перед массивными осадочными породами Меридиани.
Формирование современных осадков и встроенных сферул
С конца ноахианского периода / начала гесперийского периода и примерно до 3,5 миллиардов лет назад слоистые осадочные отложения, сформировавшиеся в раннем ноахианском периоде, претерпели изменения. Образование ярозита требует водной кислой среды с pH ниже 3. Эта модель связывает изменения водных потоков в районе Меридиани с активностью в вулканическом регионе Тарсис. Предполагается, что вертикальные потоки в водоносном горизонте приводили к многократному образованию и исчезновению озер (плая) по мере повышения и понижения уровня воды в горизонте. Гематит формировался в сферулы посредством конкреций (выделения минералов из раствора). Процесс конкреции, приводящий к образованию сферических образований гематита, вероятно, происходил за счет диффузии гематита через матрицу осадочных пород.
Формирование почв и свободных сферулов, деградация кратеров
Период подъема и спада уровня подземных вод прекратился, и после этого на равнине Meridiani Planum вода больше не наблюдалась. Однако, точное время этого события остается неясным. Оценки варьируются в пределах примерно 3,5 миллиардов лет назад.
Земные аналоги
Исследователи из Университета Юты изучили сходство между черничными шариками и сферическими конкрециями, обнаруженными в "юрском песчанике Навахо" в южной Юте. Они пришли к выводу, что на Марсе должна была существовать предыдущая активность грунтовых вод для формирования этих шариков. Однако они отмечают, что сферические образования в марсианском образце более округлые из-за отсутствия "трещин, разломов, сдвигов или других предпочтительных путей для флюида", в отличие от образца из Юты. Команда исследователей из Японии изучила сферические образования, найденные в Юте, а также аналогичные образования, обнаруженные позднее в Монголии, в пустыне Гоби. Они обнаружили доказательства того, что конкреции, найденные в этих местах, первоначально формируются как "сферические кальцитовые конкреции" в песчанике. Затем кислотная вода, богатая железом, растворяет кальцит, оставляя после себя обогащенные железом (гематитовые) сферические образования. Это позволяет предположить, что черничные шарики могли образоваться на ранних этапах истории Марса, когда атмосфера была более плотной, тем же самым процессом.
Интерпретация как гриб
В 2021 году нейробиолог Раун Габриэль Джозеф и другие, включая Рудольфа Шилда, соавторски написали статью, принятую к публикации в недобросовестном журнале Advances in Microbiology, в которой были представлены фотографии сферы Opportunity, демонстрирующие, что объекты, по-видимому, "увеличиваются в размере, или, наоборот, меняют форму, перемещаются в новые места и/или уменьшаются в размерах, почти исчезая". В статье заключалось, что эти изображения убедительно подтверждают грибковую природу сферул, и Джозеф предложил термин "марсианские грибы" для их обозначения. Биолог ПЗ Майерс назвал статью "чрезвычайным утверждением, требующим более веских доказательств", отметив, что первый автор ранее, на основе аналогичного фотоанализа, заявил об обнаружении "полей черепов" на Марсе.