Холмы Колумбии в кратере Гусев на Марсе

Введение

Колумбийские холмы — это цепь невысоких холмов внутри кратера Гусева на Марсе. Они были обнаружены марсоходом Spirit после его посадки в кратере в 2004 году. NASA оперативно присвоило им неофициальное название, так как они являлись наиболее заметным объектом на близлежащей поверхности. Холмы расположены примерно в [укажите расстояние, если оно есть в оригинале] от первоначальной точки посадки марсохода. Цепь получила своё название в память о катастрофе космического шаттла "Колумбия". 2 февраля 2004 года отдельные вершины Колумбийских холмов были названы в честь семи астронавтов, погибших в этой катастрофе. Марсоход Spirit провёл несколько лет, исследуя Колумбийские холмы, пока не вышел из строя в 2010 году. Также рассматривался как потенциальное место посадки для марсохода Mars 2020 Perseverance, до выбора кратера Джезеро в ноябре 2018 года.

Камни и минералы Колумбийских холмов

С помощью марсохода "Спирит" ученые обнаружили в Колумбийских холмах разнообразные типы горных пород, которые они разделили на шесть категорий, каждая из которых названа в честь характерной породы в соответствующей группе: Кловис, Уишбон, Мир, Сторожевая башня, Бэкстей и Индепенденс. Их химический состав, измеренный при помощи APXS, значительно различается. Наиболее важно то, что все породы в Колумбийских холмах демонстрируют различные степени изменения под воздействием водных растворов. Они обогащены элементами фосфором, серой, хлором и бромом — все они могут переноситься в водных растворах. Горные породы Колумбийских холмов содержат базальтовое стекло, а также переменное количество оливина и сульфатов. Содержание оливина обратно пропорционально количеству сульфатов. Это именно то, что и ожидалось, поскольку вода разрушает оливин, но способствует образованию сульфатов. Предполагается, что кислотный туман изменил некоторые породы Сторожевой башни. Это происходило на участке длиной 200 метров в хребте Камберленд и на вершине холма Хазбанд-Хилл. В некоторых местах породы стали менее кристаллическими и более аморфными. Кислая водяная пара из вулканов растворила некоторые минералы, образовав гель. При испарении воды образовался цементирующий материал и небольшие бугорки. Аналогичный процесс наблюдался в лаборатории при воздействии серной и соляной кислот на базальтовые породы. Группа Кловис особенно интересна, поскольку спектрометр Мёссбауэра (MB) обнаружил в ней гоетит. Гоетит образуется только в присутствии воды, поэтому его обнаружение является первым прямым доказательством существования воды в прошлом в породах Колумбийских холмов. Кроме того, спектры MB пород и скальных выступов показали значительное снижение содержания оливина, хотя, вероятно, породы когда-то содержали большое количество оливина. Оливин является индикатором отсутствия воды, поскольку он легко разлагается в ее присутствии. Был обнаружен сульфат, для образования которого необходима вода. В породах Уишбон содержится большое количество плагиоклаза, некоторое количество оливина и ангидрит (сульфат кальция). В породах Мира обнаружена сера и сильные признаки связанной воды, поэтому предполагается наличие гидратированных сульфатов. В породах класса "Сторожевая башня" отсутствует оливин, что позволяет предположить, что они могли быть изменены водой. В породах класса "Индепенденс" обнаружены некоторые признаки глины (возможно, монтмориллонита, относящегося к группе смектитов). Для образования глины требуется достаточно длительное воздействие воды. Один тип почвы, называемый Пасо-Роблес, из Колумбийских холмов, может быть результатом испарения, поскольку содержит большое количество серы, фосфора, кальция и железа. Кроме того, MB обнаружила, что большая часть железа в почве Пасо-Роблес находится в окисленной форме Fe+++, что произошло бы при наличии воды. К середине шестилетней миссии (которая изначально планировалась на 90 дней) в почве было обнаружено большое количество чистого кремнезема. Кремнезем мог образоваться в результате взаимодействия почвы с кислотными парами, образующимися в результате вулканической активности в присутствии воды, или из воды в гидротермальных источниках. После прекращения работы "Спирита" ученые изучили старые данные, полученные с помощью миниатюрного теплового эмиссионного спектрометра (Mini TES), и подтвердили наличие большого количества карбонатных пород, что указывает на то, что в некоторых регионах планеты когда-то могла существовать вода. Карбонаты были обнаружены в скальном выступе, называемом "Команч".

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."