NASA-forskare har hittat en stor mångfald av mineraler i de första proverna av stenar som samlats in av Curiosity-rovern i de nedersta lagren av Mount Sharp på Mars, vilket tyder på att förhållandena förändrades i vattenmiljöerna på planeten över tiden.

Curiosity landade nära Mount Sharp i Gale Crater i augusti 2012. Den nådde bergets bas 2014. Lager av stenar vid foten av Mount Sharp ackumulerades som sediment i gamla sjöar för cirka 3,5 miljarder år sedan. Orbital infraröd spektroskopi hade visat att bergets nedersta lager har variationer i mineraler som tyder på att förändringar i området har inträffat.

I en tidning som nyligen publicerades i Earth and Planetary Science Letters , forskare vid Astromaterials Research and Exploration Science (ARES) Division vid NASA:s Johnson Space Center i Houston rapporterar om de fyra första proverna som samlats in från de nedre skikten av Mount Sharp.

"Vi gick till Gale Crater för att undersöka dessa lägre lager av Mount Sharp som har dessa mineraler som faller ut från vatten och föreslår olika miljöer, sa Elizabeth Rampe, den första författaren till studien och en NASA-utforskningsuppdragsforskare vid Johnson. "Dessa lager avsattes för cirka 3,5 miljarder år sedan, sammanföll med en tid på jorden då livet började få fäste. Vi tror att tidiga Mars kan ha liknat den tidiga jorden, och så dessa miljöer kan ha varit beboeliga."

Mineralerna som hittades i de fyra proverna som borrades nära basen av Mount Sharp tyder på att flera olika miljöer fanns i den antika Gale Crater. Det finns bevis för vatten med olika pH och varierande oxiderande förhållanden. Mineralerna visar också att det fanns flera källregioner för stenarna i "Pahrump Hills" och "Marias Pass."

Tidningen rapporterar i första hand om tre prover från Pahrump Hills-regionen. Detta är en häll vid foten av Mount Sharp som innehåller sedimentära stenar som forskare tror har bildats i närvaro av vatten. Det andra provet, kallas "Buckskin, " rapporterades förra året, men dessa uppgifter ingår i tidningen.

Att studera sådana berglager kan ge information om Mars tidigare beboelighet, och att bestämma mineraler som finns i lagren av sedimentärt berg ger mycket data om miljön där de bildades. Data som samlats in vid Mount Sharp med instrumentet Chemistry and Mineralogy (CheMin) på Curiosity visade en stor mångfald av mineraler.

Vid basen finns mineraler från en primitiv magmakälla; de är rika på järn och magnesium, liknande basalter på Hawaii. Flytta högre upp i avsnittet, forskare såg fler kiseldioxidrika mineraler. I "Telegraph Peak"-exemplet, forskare hittade mineraler som liknar kvarts. I "Buckskin"-exemplet, forskare hittade tridymit. Tridymit finns på jorden, till exempel, i bergarter som bildades från partiell smältning av jordskorpan eller i den kontinentala skorpan – ett konstigt fynd eftersom Mars aldrig hade plattektonik.

I exemplen "Confidence Hills" och "Mojave 2", forskare hittade lermineraler, som vanligtvis bildas i närvaro av flytande vatten med ett nästan neutralt pH, och kan därför vara goda indikatorer på tidigare miljöer som främjade livet. Det andra mineralet som upptäcktes här var jarosit, ett salt som bildas i sura lösningar. Fyndet av jarosit indikerar att det fanns sura vätskor någon gång i denna region.

Det finns också olika järnoxidmineraler i proverna. Hematit hittades nära basen; endast magnetit hittades i toppen. Hematit innehåller oxiderat järn, medan magnetit innehåller både oxiderade och reducerade former av järn. Den typ av järnoxidmineral som finns kan berätta för forskare om oxidationspotentialen i de gamla vattnen.

Författarna diskuterar två hypoteser för att förklara denna mineralogiska mångfald. Själva sjövattnet vid basen oxiderade, så antingen fanns det mer syre i atmosfären eller så uppmuntrade andra faktorer oxidation. En annan hypotes – den som framfördes i tidningen – är att vätskor i senare skede uppstod. Efter att stensedimenten deponerats, lite surt, oxiderande grundvatten flyttade in i området, leder till utfällning av jarositen och hematiten. I detta scenario, miljöförhållandena i sjön och i senare grundvatten var helt olika, men båda erbjöd flytande vatten och en kemisk mångfald som kunde ha utnyttjats av mikrobiellt liv.

"Vi har alla dessa bevis på att Mars en gång var riktigt blöt men nu är torr och kall, " sa Rampe. "I dag, mycket av vattnet är instängt i polerna och i marken på höga breddgrader som is. Vi tror att stenarna Curiosity har studerat avslöjar uråldriga miljöförändringar som inträffade när Mars började förlora sin atmosfär och vatten gick förlorat till rymden."

I tidningen, författarna diskuterar om detta specifika område på Mars är ett tecken på att denna händelse har inträffat eller bara en naturlig torkning av detta område. Forskare kommer att söka efter svar på dessa frågor när rovern rör sig uppför berget.