En ny karta över Mars förändrar vårt sätt att tänka på planetens vattenrika förflutna och visar var vi bör landa i framtiden.

Kartan visar mineralfyndigheter över hela planeten och har noggrant skapats under det senaste decenniet med hjälp av data från ESA:s Mars Express Observatoire pour la Mineralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité (OMEGA) instrument och NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter Compact Reconnaissance Imaging Spektrometer för Mars (CRISM) instrument.

Specifikt visar kartan var och överflöd av vattenhaltiga mineraler. Dessa är från bergarter som tidigare har förändrats kemiskt genom inverkan av vatten och som vanligtvis har omvandlats till leror och salter.

På jorden bildas leror när vatten interagerar med stenar, med olika förhållanden som ger upphov till olika typer av leror. Till exempel bildas lermineraler som smektit och vermikulit när relativt små mängder vatten interagerar med berget och så behåller till största delen samma kemiska grundämnen som de ursprungliga vulkaniska bergarterna. När det gäller smektit och vermikulit är dessa grundämnen järn och magnesium. När vattenmängden är relativt hög kan stenarna förändras mer. Lösliga ämnen tenderar att föras bort och lämnar efter sig aluminiumrika leror som kaolin.

Den stora överraskningen är förekomsten av dessa mineraler. För tio år sedan kände planetforskare till omkring 1 000 hällar på Mars. Detta gjorde dem intressanta som geologiska konstigheter. Den nya kartan har dock vänt situationen och avslöjat hundratusentals sådana områden i de äldsta delarna av planeten.

"Det här arbetet har nu fastställt att när du studerar de gamla terrängerna i detalj, att inte se dessa mineraler är faktiskt konstigheten", säger John Carter, Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS) och Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Université Paris-Saclay och Aix Marseille Université, Frankrike.

Detta är ett paradigmskifte för vår förståelse av den röda planetens historia. Från det mindre antalet vattenhaltiga mineraler som vi tidigare visste fanns, var det möjligt att vattnet var begränsat i sin omfattning och varaktighet. Nu kan det inte råda några tvivel om att vatten spelade en stor roll i att forma geologin runt om på planeten.

Nu är den stora frågan om vattnet var ihållande eller begränsat till kortare, mer intensiva episoder. Även om det ännu inte ger ett definitivt svar, ger de nya resultaten verkligen forskare ett bättre verktyg för att söka svaret.

"Jag tror att vi kollektivt har förenklat Mars", säger John. Han förklarar att planetforskare har en tendens att tro att endast ett fåtal typer av lermineraler på Mars skapades under dess våta period, och sedan när vattnet gradvis torkade upp producerades salter över hela planeten.

Den här nya kartan visar att det är mer komplicerat än man tidigare trott. Även om många av marssalterna troligen bildades senare än lerorna, visar kartan många undantag där det finns intim blandning av salter och leror, och vissa salter som antas vara äldre än vissa leror.

"Utvecklingen från mycket vatten till inget vatten är inte så tydlig som vi trodde, vattnet stannade inte bara över en natt. Vi ser en enorm mångfald av geologiska sammanhang, så att ingen process eller enkel tidslinje kan förklara utvecklingen av Mars mineralogi. Det är det första resultatet av vår studie. Det andra är att om man utesluter livsprocesser på jorden så uppvisar Mars en mångfald av mineralogi i geologiska miljöer precis som jorden gör, säger han.

Med andra ord, ju närmare vi tittar, desto mer komplext blir Mars förflutna.

OMEGA- och CRISM-instrumenten är idealiska för denna undersökning. Deras datauppsättningar är mycket komplementära, arbetar över samma våglängdsområde och är känsliga för samma mineraler. CRISM ger unikt högupplöst spektral avbildning av ytan (ned till 15m/pixel) för mycket lokaliserade fläckar av Mars, och gör den till den mest lämpliga för kartläggning av små områden av intresse, såsom roverlandningsplatser. Kartläggningen visar till exempel att Jezero-kratern där NASA:s 2020 Perseverance-rover för närvarande utforskar, uppvisar ett rikt utbud av hydratiserade mineraler.

OMEGA, å andra sidan, ger global täckning av Mars med högre spektral upplösning och med ett bättre signal-brusförhållande. Detta gör den bättre lämpad för global och regional kartläggning och för att skilja mellan de olika förändringsmineralerna.

Resultaten presenteras i ett par artiklar publicerade i Icarus och skriven av John, Lucie Riu och kollegor. Lucie var vid Institute of Space and Astronautical Science (ISAS), Japanese Aerospace eExploration Agency (JAXA), Sagamihara, Japan, när en del av arbetet utfördes men är nu ESA Research Fellow vid ESA:s European Space Astronomy Centre (ESAC) i Madrid.

Med de grundläggande upptäckterna i handen bestämde sig Lucie för att ta nästa steg och kvantifiera mängderna av de mineraler som fanns. "Om vi ​​vet var och i vilken procent varje mineral finns, ger det oss en bättre uppfattning om hur dessa mineraler kunde ha bildats", säger hon.

Detta arbete ger också uppdragsplanerare några fantastiska kandidater för framtida landningsplatser – av två skäl. För det första innehåller de vattenhaltiga mineralerna fortfarande vattenmolekyler. Tillsammans med kända platser för begravd vattenis ger detta möjliga platser för utvinning av vatten för resursanvändning på plats, nyckeln till etableringen av mänskliga baser på Mars. Leror och salter är också vanliga byggmaterial på jorden.

För det andra, även innan människor åker till Mars, ger de vattenhaltiga mineralerna fantastiska platser där man kan utföra vetenskap. Som en del av denna mineralkartläggningskampanj upptäcktes den lerrika platsen Oxia Planum. Dessa gamla leror inkluderar de järn- och magnesiumrika mineralerna av smektit och vermikulit. De kan inte bara hjälpa till att låsa upp planetens tidigare klimat, utan de är perfekta platser för att undersöka om livet en gång började på Mars. Som sådan föreslogs Oxia Planum och valdes slutligen ut som landningsplats för ESA:s Rosalind Franklin-rover.

"Det här är vad jag är intresserad av, och jag tror att den här typen av kartläggning kommer att bidra till att öppna upp dessa studier framöver", säger Lucie.

Som alltid när vi har att göra med Mars, ju mer vi lär oss om planeten, desto mer fascinerande blir den. + Utforska vidare

Mars Reconnaissance Orbiter släpper en av sina sista regnbågsfärgade kartor