(Steven Han/Getty Images) Ein Mineral, das immer wieder auftaucht Mars wurde vielleicht am letzten Ort auf der Erde gefunden, an dem Sie vielleicht nachsehen würden.
Tief – wirklich tief – im antarktischen Eis haben Wissenschaftler Jarosit gefunden, ein gelbbraunes Mineral, das auf der Erde selten vorkommt, auf dem Roten Planeten jedoch seltsamerweise reichlich vorhanden zu sein scheint.
Dies, so die Forscher, löse das Rätsel, wie Jarosit auf dem Mars entstand – ein Problem, das Wissenschaftler seit der Entdeckung des Minerals durch den Rover Opportunity im Jahr 2004 verwirrt.
Die Entdeckung legt nahe, dass sowohl der antarktische als auch der marsianische Jarosit auf die gleiche Weise entstanden sind: Wenn Staub mit der richtigen Mischung von Elementen im Eis eingeschlossen wird, entstehen genau die richtigen Bedingungen für die Umwandlung in Jarosit.
Die im antarktischen Eis gefundenen Jarositkristalle. (Baccolo et al., Nature Communications, 2021)
Die Möglichkeit von Jarosit auf der Marsoberfläche bestand erstmals 1987 aufgezogen , trotz seiner Seltenheit auf der Erde. Als Opportunity Jahre später schließlich seine Anwesenheit bestätigte (untermauert durch spätere Entdeckungen von Spirit und Curiosity), war die Entdeckung äußerst aufregend, da sich Jarosit ohne Wasser nicht bilden kann.
Der Kontext war jedoch rätselhaft. Das Mineral kam in feinkörnigen, geschichteten Sedimentformationen vor, was es schwierig machte, herauszufinden, wie es hergestellt wurde.
Das liegt daran, dass Jarosit – ein wasserhaltiges Sulfat aus Kalium und Eisen – neben diesen Elementen auch saure Bedingungen sowie genau das richtige Verhältnis von Wasser benötigt. Zu viel, und das Mineral verwandelt sich in etwas namens Goethit .
Hier auf der Erde kann sich Jarosit durch die Wechselwirkung von Schwefelsäure mit Grundwasser bilden. Daher deuten die meisten Hypothesen darauf hin, dass sich Jarosit in verdunsteten Seebecken oder durch vulkanische Prozesse gebildet hat.
Aber das wäre vielleicht nicht möglich gewesen. Die Kruste des Mars besteht überwiegend aus Basalt Alkalität davon sollte alle sauren Lösungen, die damit in Kontakt kommen, schnell neutralisieren.
Denn es ist bekannt, dass der Mars schon früher Eiszeiten erlebt hat – laut Angaben mindestens fünf aktuelle Forschung - Es wurde auch die Möglichkeit geäußert, dass der Jarosit aus in Eisablagerungen eingeschlossenem Staub entstanden sei. Nach diesem Modell würde die Konzentration der im Eis eingeschlossenen schwefelreichen Vulkanaerosole die saure Verwitterung des Staubs fördern und zur Bildung von Jarosit führen.
Dieser Jarosit-Bildungsmechanismus wurde nirgendwo sonst im Sonnensystem beobachtet … bis ein Forscherteam unter der Leitung von Giovanni Baccolo von der Universität Mailand-Bicocca in Italien ein 1.620 Meter langes Eis untersuchte Kern Beispiel namens TALDICE aus dem Talos-Kuppel in der Ostantarktis.
Das Team fand heraus, dass die Probe, die aus einer Tiefe von mehr als 1.000 Metern (3.281 Fuß) unter dem Eis entnommen wurde, kleine, aber signifikante Mengen Jarosit enthält, was mithilfe von Rastertransmissionselektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenspektroskopie bestätigt wurde.
Angesichts der Tatsache, dass das Eis in diesen Tiefen seit Tausenden von Jahren ungestört ist (der älteste und tiefste Teil der Probe wurde auf ein Alter von mindestens 250.000 Jahren datiert) und dass die Kristalle Anzeichen chemischer Verwitterung aufwiesen, die mit dieser Umgebung übereinstimmen, sagte das Team geht davon aus, dass sich das Mineral dort gebildet hat und nicht von anderswo – beispielsweise durch einen Meteoriten – eingetroffen ist. (Jarosithaltige Meteoriten haben ihren Weg vom Mars zur Erde gefunden .)
„Basierend auf unserem Verständnis der Umweltbedingungen des Tiefeises interpretieren wir Jarosit als das Produkt der Verwitterung des Gletschers.“ schrieben die Forscher in ihrer Arbeit .
„Seine Bildung erfordert saure Bedingungen, eine begrenzte Aktivität von flüssigem Wasser und das Vorhandensein eisenhaltiger Materialien.“ Der tiefe Teil (>1000 m) von TALDICE kann solche Anforderungen erfüllen.“
Dieser Befund bestätigt wiederum die glaziale Bildung von Jarosit auf dem Mars. Die Umgebung tief im antarktischen Eis, weit entfernt von der Erdatmosphäre, sei ein gutes Analogon für die glazialen Bedingungen auf dem Mars, sagten die Forscher, wobei beide Umgebungen die Zutaten für die Jarositbildung enthielten.
Wenn man die wiederholten Vereisungsperioden des Mars berücksichtigt, könnte dieser Entstehungsmechanismus die vorhergesagte Allgegenwart des Minerals auf dem gesamten Planeten gut erklären.
In der Kernprobe wurde viel weniger Jarosit gefunden als auf dem Mars. Allerdings ist der Mars viel staubiger und hat viel mehr Basalt als die Antarktis. Zukünftige Forschung und Modellierung könnten genutzt werden, um festzustellen, ob diese Kombination ausreichen würde, um Jarosit in den auf dem Mars erwarteten Mengen zu produzieren.
Die Forschung des Teams wurde in veröffentlicht Naturkommunikation .