Нейтронная и рентгеновская томография выявили богатые водородом области в марсианском метеорите «Чёрная красавица»

Международная группа исследователей из Дании, Швеции и Швейцарии недавно провела трёхмерный неразрушающий анализ среза марсианского метеорита NWA 7034 «Чёрная красавица» с использованием нейтронной и рентгеновской томографии, обнаружив внутри него макроскопические области, обогащённые водородом. Исследователи полагают, что эти водородные характеристики свидетельствуют о раннем взаимодействии воды и горных пород на Марсе. Результаты опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

«Чёрная красавица» — это брекчиевый метеорит с Марса, который был выброшен в космос в результате ударного события и в конечном итоге упал в пустыне Сахара в Марокко. Метеорит весит около 320 граммов, а возраст содержащегося в нём материала может достигать 4,48 миллиарда лет, что делает его одним из древнейших известных фрагментов марсианской коры. Предыдущие исследования уже показали, что этот метеорит богат водой или содержит микроскопические следы, связанные с водой, однако эти исследования в основном ограничивались оценкой общего содержания воды или локальными минералогическими наблюдениями на микронном уровне и не позволяли представить пространственное распределение гидратированных минералов внутри образца.

В ходе данного исследования срез «Чёрной красавицы» размером 12×8×2 миллиметра был отправлен в Швейцарию для анализа. Исследователи провели нейтронную томографию на швейцарском источнике расщепления нейтронов SINQ и сочетали её с рентгеновской томографией для реконструкции внутренней структуры образца. Рентгеновское излучение лучше подходит для отображения распределения более тяжёлых элементов, таких как кремний и железо, тогда как нейтроны особенно чувствительны к водороду. Взаимодополняемость этих двух методов позволила исследовательской группе не только наблюдать плотную структуру горных пород внутри метеорита, но и выявлять местоположение водородсодержащих веществ.

Исследование показало, что гидратированные следы в метеорите распределены не равномерно, а существуют в виде высококонцентрированных, видимых невооружённым глазом «горячих точек», расположенных преимущественно в более древних фрагментах горных пород. Эти богатые водородом области составляют около 11% от общего содержания воды в исследованном образце. Исследователи полагают, что это указывает на существование воды на раннем Марсе, которая могла вступать в реакцию с молодой корой в ходе высокоэнергетических геологических процессов, таких как вулканическая активность или ударные события, и впоследствии сохраняться в виде гидратированных минералов.

Исследовательская группа отметила, что данная работа впервые позволила провести трёхмерное неразрушающее картирование водорода в марсианских горных породах. Несмотря на небольшой размер текущего образца, аналогичные методы в будущем могут быть применены для анализа более крупных образцов и, как ожидается, сыграют свою роль после возвращения на Землю образцов горных пород с Марса или других небесных тел. Соответствующие исследовательские установки Швейцарии могут обеспечить нейтронную томографию и рентгеновскую томографию высокого разрешения, предоставляя техническую поддержку для изучения подобных планетарных образцов.