2011 hittades en liten meteorit i Saharaöknen. Betecknad Northwest Africa (NWA) 7034 eller "Black Beauty", visade sig den svärtade delen av vulkanisk kristall vara en liten bit av Mars, slungad ut i rymden av en asteroidnedslag.

Men var på Mars kom det ifrån? Om vi ​​visste det skulle meteoriten kunna ge oss avgörande ledtrådar om hur vår jordliknande granne hade bildats.

Den röda planeten är täckt av otaliga asteroidkratrar, och tills nyligen verkade det inte finnas något sätt att säga vilken som var hemvist för Northwest Africa 7034.

I ny forskning sållade vi igenom mer än 94 miljoner kratrar för att identifiera ursprunget till den steniga marsbesökaren:en krater på vår grannplanets södra halvklot, skapad av en asteroidnedslag för mellan 5 miljoner och 10 miljoner år sedan.

Varför är jorden så speciell?

För ungefär 4,5 miljarder år sedan kollapsade en skiva av gas, damm och is och bildade solen, planeterna, deras månar och resten av solsystemet. Några miljoner år senare började smälta klumpar av materia svalna för att bilda steniga planeter.

Vi vet väldigt lite om detta tidiga stadium av planetarisk utveckling på jorden. Erosion och rörelser av tektoniska plattor gör det mycket svårt att hitta stenar som är så gamla.

Vi skulle vilja veta mer om hur planeter bildas och utvecklas över tid, eftersom det skulle hjälpa oss att förstå varför jorden är så olik andra planeter.

Ser mot Mars

För att lära sig mer om planeternas ursprung skickar rymdorganisationer en uppsjö av sonder och rovers till Mars för att reda ut dess geologiska förflutna.

Mars anses ofta vara jordens syskon. Tidigare var den värd för flytande vatten, bildade sjöar och hav, och upplevde även vulkanisk aktivitet under långa perioder.

Mars har dock ingen plattektonik och lite nyligen erosion, så dess gamla bergarter är bättre bevarade än de på jorden.

Ett huvudmål med nästa generations Mars-uppdrag är att samla in prover från en viss plats, Jezero-kratern, och återföra dem till jorden för analys.

Marsmeteoriter

Men vi har redan några prover av Mars som vi kan undersöka grundligt. Det finns omkring 300 bitar av Mars i laboratorier runt om i världen i form av meteoriter, och de har studerats intensivt under de senaste 30 åren.

Dessa meteoriter har skjutits upp från Mars yta genom ett dussintal asteroidnedslag under de senaste 20 miljoner åren. Men de exakta platserna för källorna till de enda Mars-stenarna som finns på jorden är okända.

Att hitta det exakta ursprunget för dessa meteoriter skulle motsvara flera kostnadsfria provuppdrag, så forskare har försökt i årtionden. Först nu har det blivit möjligt, tack vare införandet av maskininlärningstekniker.

Katalogisera kratrar

Vår forskning, som rapporterades denna vecka, avslöjar ursprunget till en av de mest intressanta kända Mars-meteoriterna:NWA 7034, det mest studerade provet från Mars hittills.

Med hjälp av superdatorn vid Pawsey Supercomputing Research Center i Perth analyserade vi en kolossal volym av högupplösta bilder av Mars. Med en maskininlärningsalgoritm vi utvecklade identifierade vi mer än 94 miljoner nedslagskratrar.

Den här katalogen med kratrar är den största som någonsin skapats och låter oss förstå historien om deras skapelse i en upplösning som aldrig motsvarat tidigare.

Vi upptäckte att de minsta kratrarna, mindre än 100 meter i diameter, är fördelade som strålar och pekar utåt från 19 stora och mycket unga nedslagskratrar. Dessa små nedslag kallas sekundära kratrar och är resultatet av att skräp återfaller efter en stor sammanstötning.

Att veta detta innebar att vi kunde utesluta cirka 80 000 kratrar som potentiella källor till Mars-meteoriterna, eftersom de inte skulle ha kunnat skjuta ut stenar i rymden. Vi hade bara de 19 stora kratrarna kvar.

Hitta Karratha-kratern

Därefter jämförde vi egenskaperna hos NWA 7034-meteoriten (i huvudsak dess ålder, sammansättning och magnetiska egenskaper) med egenskaperna hos ytan som omger de 19 kratrarna, som härleds från rymdskeppsdata i omloppsbana runt planeten.

Mitt team och jag insåg att endast en, tidigare namnlös, krater kunde förklara alla egenskaper hos meteoriten:en 10 km krater belägen i Terra Cimmeria-Sirenum-provinsen, på Mars södra halvklot.

Kratern var namnlös eftersom ingen tidigare hade tyckt att den var väldigt intressant. Vi föreslog namnet Karratha, med hänvisning till staden i västra Australien nära den äldsta sten som någonsin daterats från jorden.

Det mest spännande med denna upptäckt var att etablera en koppling mellan detta sällsynta prov av Mars och de unika egenskaperna hos Terra Cimmeria-Sirenum-regionen.

Ett fönster mot den antika jorden

Från laboratorieanalyser gjorda på denna meteorit vet vi att den innehåller uråldriga mineraler:zirkoner runt 4,48 miljarder år gamla, äldre än de äldsta zirkonerna som finns på jorden, belägna i västra Australien.

Sammansättningen av vissa delar av meteoriten är också mycket spännande:de är jämförbara med dagens jordkontinenter. Detta berättar för oss att Terra Cimmeria-Sirenum är en gammal skorpa som är värd för stenar som är 4,5 miljarder år gamla, med kemiska och magnetiska egenskaper som skiljer sig från någon annanstans på Mars.

Att skicka framtida uppdrag till denna identifierade region skulle göra det möjligt för forskare att utforska vad som hände på Mars för 4,5 miljarder år sedan, några miljoner år efter dess bildande. Eftersom jorden förlorade sin gamla yta främst på grund av plattektonik, är att observera en sådan miljö i extremt uråldriga terränger på Mars ett fönster till den antika jorden som vi förlorade för länge sedan. + Utforska vidare

Maskininlärning identifierar krater som kastade ut berömd Mars-sten

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.