Ældgamle zirkon-mineraler blotlægger Mars’ indre struktur | Carlsbergfondet
Til oversigt

Ældgamle zirkon-mineraler blotlægger Mars’ indre struktur

Analyser af en ældgammel meteorit fra Mars antyder, at mineralet zirkon findes i stor stil på overfladen af den røde planet. Ved at bestemme alderen og hafnium-isotop-sammensætningen af zirkon-krystaller i meteoritten kan det sandsynliggøres, at en del af disse krystaller stammer fra et område dybt inde i Mars.

De nye resultater betyder, at de unge zirkoner bærer information om Mars’ dybe, utilgængelige undergrund – og dermed udgør et vindue til planetens indre struktur. Det er første gang, at forskere har direkte adgang til prøver fra den røde planets indre.

Bag forskningen står bl.a. professor og Semper Ardens-forsker Martin Bizzarro fra Globe Institute på Københavns Universitet. Resultaterne er netop publiceret i det højt ansete videnskabelige tidsskrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Figur 1: Den zirkon-rige NWA 7533 meteorit der indeholder fragmenter af Mars’ tidlige skorpe.

”Professor Martin Bizzarro og hans forskningsgruppe har som de første i verden opnået resultater, der på én gang fascinerer og gør os klogere på Mars’ indre. Resultaterne er baseret på en imponerende kombination af indsigt i Mars’ geologi, isotop-analyser og radiodatering. Det er grundlæggende tankevækkende, at man ud fra indkapslede mikrokrystaller i en ældgammel meteorit kan opnå så detaljeret viden om en fjern planet. Jeg er glad for, at Carlsbergfondet er trådt til med støtte til et så fremragende forskerhold,” udtaler Carlsbergfondet bestyrelsesformand Flemming Besenbacher.

Almindeligt forekommende mineral

Det uran-bærende mineral zirkon er almindeligt forekommende i Jordens kontinentalskorpe og udgør et vigtigt værktøj for forskere til at forstå alderen og oprindelsen af kontinenter, bjergkæder og kæmpevulkaner på Jorden. Mars’ skorpe er imidlertid ikke omdannet, som man kender det fra Jorden. Derimod er den mere lig den skorpe, der findes under Jordens store oceaner, hvor zirkoner er sjældne. Af denne grund har forskerne ikke regnet med, at zirkoner ville være et typisk forekommende mineral på Mars.

”Vi blev både overraskede og begejstrede, da vi fandt så mange zirkoner i denne Mars-meteorit. Zirkoner er utroligt hårdføre krystaller, der kan dateres, og som bevarer informationer om forholdene, som de blev dannet i. At have adgang til så mange zirkoner er som at åbne et vindue til Mars’ geologiske historie”, siger professor Martin Bizzarro fra Globe Institute, som har stået i spidsen for undersøgelserne.

Figur 2. Primitivt magma fra Mars’ dybe kappe rejser sig op mod skorpen og forårsager vulkansk aktivitet på planetens overflade.

Fund af meget unge zirkoner var en stor overraskelse

Konkret har forskerne undersøgt den ældgamle Marsmeteorit NWA 7533 (se figur 1) med kælenavnet ’Black Beauty’, som blev opdaget i Marokkos ørken i 2011. Forskerne knuste 15 gram af meteoritten og blev herefter i stand til at udtage cirka 60 zirkoner. Ved at datere zirkonerne fandt forskerne frem til, at størstedelen af krystallerne blev dannet for omkring 4,5 mia. år siden. Det vil sige i forbindelse med at Mars selv blev dannet i vores tidlige Solsystem.

Forskerne gjorde dog også en meget uventet opdagelse: Nogle af zirkonerne var meget yngre og blev først dannet mellem 1500 mio. og helt ned til for kun 300 mio. år siden.

”Disse meget unge aldre var en stor overraskelse. Vi tror, at Black Beauty-meteoritten stammer fra Mars’ sydlige halvkugle, hvor der ikke er nogen tilsvarende unge vulkanske områder. Den eneste sandsynlige kilde til de unge zirkoner er det vulkanske område Tharsis på den nordlige halvkugle, som har store vulkaner, der har været aktive i en relativt nær fortid,” siger Martin Bizzarro.

Fokus på grundstoffet hafnium

For bedre at forstå sammensætningen af Mars’ undergrund rettede forskerne deres opmærksomhed mod detaljerede analyser af isotopsammensætningen af grundstoffet hafnium i zirkonerne.

”Fordi grundstoffet hafnium er en hovedbestanddel af zirkon-mineraler, fortæller isotopsammensætningen af hafniummet noget om, hvor og hvordan zirkonerne blev dannet. Vi kom frem til, at hafnium-isotopsammensætningen i de unge zirkoner ikke ligner den, der findes i nogen af de andre Mars-meteoritter, som vi kender til. Dette indikerer, at de unge zirkoner er dannet i et meget gammelt og oprindeligt reservoir af magma, som vi ikke vidste eksisterede i Mars’ indre”, tilføjer Martin Bizzarro.

Hafnium-isotopsammensætningen af de unge zirkoner svarer til den, man finder i såkaldte kondrit-meteoritter, der er nogle af de mest oprindelige objekter i Solsystemet. Kondrit-meteoritter er stykker af asteroider, som aldrig er ændret, siden de blev dannet i det tidlige Solsystem. At Mars’ indre har samme isotopsammensætning som kondrit-meteoritter indikerer, at Mars’ indre ikke er blevet ændret, siden planeten blev dannet (figur 2).

Betydning for fremtidig Mars-forskning

Selve opdagelsen af, at zirkoner måske er almindeligt forekommende på Mars’ overflade, har betydning for fremtidig udforskning af Mars med robotter, især for arbejdet med at bringe prøver fra Mars tilbage til Jorden.

”Vores studie viser klart, at en mission der har til formål at indsamle zirkon-rige prøver fra Mars og bringe dem tilbage til Jorden vil være enormt værdifuld for vores videnskabelige forståelse af Mars’ geologiske historie”, konkluderer Martin Bizzarro.

Læs artiklen ‘The internal structure and geodynamics of Mars inferred from a 4.2 Gyr zircon record’

Læs mere om Martin Bizzarros forskning støttet af Carlsbergfondet

Læs artikel om vand på Mars


Til oversigt