Mars kan ha varit en blötare plats än man tidigare trott, enligt forskning om simulerade Mars-meteoriter gjorda, till viss del, vid Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab).

I en studie publicerad i dag i tidskriften Naturkommunikation , forskare hittade bevis för att ett mineral som hittats i Mars-meteoriter - som hade ansetts som bevis på en uråldrig torr miljö på Mars - ursprungligen kan ha varit ett väteinnehållande mineral som kan indikera en mer vattenrik historia för den röda planeten.

Forskare vid University of Nevada, Las Vegas (UNLV), som ledde ett internationellt forskarlag i studien, skapade en syntetisk version av ett väteinnehållande mineral som kallas whitlockite.

Efter stötkompressionsexperiment på whitlockitprover som simulerade

förhållandena för att kasta ut meteoriter från Mars, forskarna studerade deras mikroskopiska makeup med röntgenexperiment vid Berkeley Labs Advanced Light Source (ALS) och vid Argonne National Laboratorys Advanced Photon Source (APS).

Röntgenexperimenten visade att whitlockite kan bli uttorkad av sådana stötar, bildar merrillite, ett mineral som är vanligt förekommande i marsmeteoriter men som inte förekommer naturligt på jorden.

"Detta är viktigt för att utläsa hur mycket vatten som kunde ha varit på Mars, och om vattnet kom från Mars själv snarare än kometer eller meteoriter, sa Martin Kunz, en stabsforskare vid Berkeley Labs ALS som deltog i röntgenstudier av de chockade whitlockitproverna.

"Om ens en del av merrilliten hade varit whitlockite tidigare, det förändrar Mars vattenbudget dramatiskt, sade Oliver Tschauner, en professor i forskning vid institutionen för geovetenskap vid UNLV som ledde studien tillsammans med Christopher Adcock, en biträdande forskningsprofessor vid UNLV.

Och eftersom whitlockite kan lösas i vatten och innehåller fosfor, ett väsentligt element för livet på jorden – och merrilliten verkar vara gemensam för många marsmeteoriter – studien kan också ha konsekvenser för möjligheten att liv på Mars.

"Den övergripande frågan här handlar om vatten på Mars och dess tidiga historia på Mars:Hade det någonsin funnits en miljö som möjliggjorde en generation av liv på Mars?" sa Tschauner.

Trycken och temperaturerna som genererades i chockexperimenten, även om de är jämförbara med en meteoritnedslag, varade i bara cirka 100 miljarddels sekund, eller ungefär en tiondel till en hundradel så länge som ett verkligt meteoritnedslag.

Det faktum att experiment visade till och med delvis omvandling till merrillit under dessa labbskapade förhållanden, en längre varaktighet skulle sannolikt ha producerat "nästan full konvertering" till merrillite, sa Tschauner.

Han tillade att den här senaste studien verkar vara en av de första i sitt slag som beskriver chockeffekterna på syntetisk whitlockit, som är sällsynt på jorden.

Forskare sprängde de syntetiska whitlockitproverna med metallplattor som avfyrades från en gastryckpistol med hastigheter upp till cirka en halv mil per sekund, eller ca 1, 678 miles per timme, och vid tryck på upp till cirka 363, 000 gånger högre än lufttrycket i en basketboll.

"Du behöver en mycket allvarlig stöt för att accelerera material tillräckligt snabbt för att undkomma gravitationskraften från Mars, " sa Tschauner.

På Berkeley Labs ALS, forskare använde en röntgenstråle för att studera den mikroskopiska strukturen hos chockade whitlockitprover i en teknik som kallas röntgendiffraktion. Tekniken gjorde det möjligt för forskare att skilja mellan merrillite och whitlockite i de chockade proverna.

Separata röntgenexperiment utförda vid Argonne Labs APS visade att upp till 36 procent av whitlockit omvandlades till merrillit på platsen för metallplattans påverkan med mineralet, och att chockgenererad uppvärmning snarare än kompression kan spela den största rollen i whitlockites omvandling till merrillite.

Det finns också bevis för att flytande vatten flyter på Mars idag, även om det ännu inte har funnits vetenskapliga bevis för att liv någonsin har funnits på Mars. Under 2013, Planetforskare rapporterade att mörka ränder som uppträder på Mars sluttningar sannolikt är relaterade till periodiska flöden av vatten till följd av ändrade temperaturer. De baserade sin analys på data från NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter.

Och i november 2016, NASA-forskare rapporterade att en stor underjordisk vattenis i en region på Mars innehåller motsvarande allt vatten i Lake Superior, den största av de stora sjöarna. Rover-utforskningar har också hittat bevis på det tidigare överflöd av vatten baserat på analys av ytbergarter.

"Den enda länken som saknas nu är att bevisa att (merrillite) hade, faktiskt, verkligen varit Martian Whitlockite förut, ", sa Tschauner. "Vi måste gå tillbaka till de riktiga meteoriterna och se om det hade funnits spår av vatten."

Adcock och Tschauner fullföljer ytterligare en omgång av studier med infrarött ljus vid ALS för att studera faktiska Mars-meteoritprover, och planerar också röntgenstudier av dessa faktiska prover i år.

Många marsmeteoriter som hittats på jorden verkar komma från en period på cirka 150 miljoner till 586 miljoner år sedan, och de flesta är troligen från samma region på Mars. Dessa meteoriter grävs huvudsakligen ut från ett djup av cirka en kilometer under ytan av det första nedslaget som skickade dem ut i rymden, så de är inte representativa för den nyare geologin på Mars yta, Tschauner förklarade.

"De flesta av dem är väldigt lika i bergets sammansättning såväl som de mineraler som förekommer, och har en liknande ålder, " sa han. Mars har sannolikt bildats för cirka 4,6 miljarder år sedan, ungefär samtidigt som jorden och resten av vårt solsystem.

Även med mer detaljerade studier av Mars-meteoriter i kombination med termisk avbildning av Mars tagna från omloppsbanor, och stenprover analyserade av rovers som korsar planetens yta, det bästa beviset på Mars vattenhistoria skulle vara en verklig Mars-sten som tagits från planeten och transporterats tillbaka till jorden, intakt, för detaljerade studier, konstaterade forskare.

"Det är verkligen viktigt att få en sten som inte har blivit "sparkad" som Mars-meteoriterna har, sa Kunz, för att lära dig mer om planetens vattenhistoria.