Comparação de Th / U medido e integrado no tempo em zircão. O painel a é para os mais antigos zircões ígneos terrestres conhecidos, enquanto o painel b é para os mais antigos zircões terrestres terrestres conhecidos da Austrália Ocidental. Meios integrados no tempo calculados a partir da proporção medida de 208Pb / 206Pb e idade de 207Pb / 206Pb. Os dados correspondentes podem ser encontrados em Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
Muitos relatos atualmente apóiam a presença de água líquida em Marte, onde minerais hidratados atestam processos anteriores de intemperismo aquoso em meteoritos marcianos, como NWA 7533/7034. Cientistas planetários pretendem estimar o tempo de intemperismo na crosta marciana para ajudar a entender sua evolução, a disponibilidade de água líquida e habitabilidade em Marte. Em um estudo recente, Martin Guitreau e Jessica Flahaut na Universidade de Manchester, REINO UNIDO., e o Centro Nacional de Pesquisa Científica da França, apresentou um novo método baseado em sistemas de datação de isótopos U-Th-Pb (Urânio-Tório-Chumbo). Usando a técnica, Guitreau e Flahaut investigaram se os cristais de zircão sofreram alteração aquosa de baixa temperatura, semelhantes às observações com cristais detríticos de idade Hadean da Austrália Ocidental.
Os dados para Zircões NWA 7533 mostraram evidências de alteração aquosa, e a modelagem do sistema isotópico U-Th-Pb em evolução indicou a última alteração ocorrida no final do período amazônico (227-56 Ma). A descoberta expande amplamente o tempo em que a água líquida estava disponível perto da superfície marciana - sugerindo que Marte ainda pode ser habitável, com base nas evidências. Os resultados do estudo estão agora publicados em Nature Communications .
Zircon é uma cápsula do tempo robusta amplamente utilizada na geocronologia U-Pb e no estudo de processos magmáticos / metamórficos na Terra. Cientistas planetários testemunharam esse processo usando Zircão detrítico terrestre anterior a 4378 milhões de anos. No entanto, a emissão de partículas alfa e cascatas de recuo α devido ao decaimento U e Th podem danificar a estrutura do cristal, fazendo com que a radiação se acumule no zircônio em taxas diferentes com base nas concentrações (razão) de U e Th. Este estágio é definido como o "primeiro ponto de percolação" após o qual os elementos químicos podem ser mais facilmente mobilizados do que em cristais primitivos. A amorfização progressiva pode induzir a expansão da rede cristalina e a formação de rachaduras no zircão para aumentar a sensibilidade do cristal a eventos térmicos, conforme observado com os antigos zircões de Jack Hills, Austrália Ocidental.
Doses de radiação calculadas em função de Th / U em zircão. Os painéis a, bec correspondem a dados de estudos anteriores. Observe a distribuição geral da forma de leque de abertura para cima dos dados acima do primeiro ponto de percolação (estágio no qual os domínios amorfos tornam-se conectados). Os dados correspondentes podem ser encontrados em Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
No presente trabalho, Guitreau e Flahaut exploraram se o desacoplamento entre o Th / U medido e integrado no tempo em zircão poderia representar alterações aquosas de baixa temperatura e, em seguida, delinearam os princípios de seu novo método. Quando os cientistas aplicaram o método a zircões extraterrestres na lua para comparação com os zircões marcianos, eles obtiveram evidências de intemperismo aquoso de baixa temperatura em Marte.
Quando eles modelaram a evolução dos sistemas de isótopos U-Th-Pb de zircão para determinar o desenvolvimento do desacoplamento entre o Th / U medido e integrado no tempo, eles descobriram que a alteração ocorreu em 1500-1700 Ma; como um evento muito mais jovem. O evento correspondeu ao final do período amazônico, que geralmente é considerado frio e seco em Marte. Como resultado, o presente trabalho demonstrou a disponibilidade de água perto da superfície marciana no passado recente, sugerindo sua presença nos dias atuais.
Para investigar a sensibilidade do Zircão, os cientistas consideraram modificações químicas, bem como reconfiguração isotópica durante a preservação da rede. Para avaliar essas condições, eles usaram critérios visuais macroscópicos e métodos microscópicos, incluindo microscopia eletrônica de transmissão, Espectroscopia Raman, Difração de raios-X, ressonância magnética nuclear e tomografia por sonda atômica. Um mais simples, A abordagem indireta também é calcular a dose de radiação que uma amostra de zircão sofreu (eventos de decaimento alfa por grama de amostra) usando informações cronológicas fornecidas por sistemas de isótopos U-Pb e concentrações de U e Th. Por exemplo, quando os cientistas calcularam as doses de radiação dos conjuntos de dados de zircão Jack Hills, eles mostraram desacoplamento entre as razões Th / U medidas e integradas no tempo em domínios de zircão. Neste caso, as doses de radiação pareceram acumular além do primeiro ponto de percolação, no entanto, o processo exigia verificação antes de seu uso em alterações aquosas além da Terra.
ESQUERDA:Influência da mobilidade do Pb nas idades atuais de 207Pb / 206Pb e Th / U integradas no tempo. O painel (a) mostra o efeito da perda de Pb e da adição de Pb em idades de 207Pb / 206Pb determinadas para um zircão de 4430 Ma com Th / U original de 1, enquanto que o painel (b) apresenta o efeito da perda de Pb e da adição de Pb em Th / U integrado no tempo para o mesmo zircão. As porcentagens próximas às curvas pontilhadas correspondem ao grau de perda ou adição de Pb. A idade de perturbação refere-se à idade em que o Pb é perdido ou adicionado. Observe que a adição de Pb corresponde ao aumento local na concentração de Pb radiogênico e não à adição de Pb comum. Esta figura ilustra a grande sensibilidade de 207Pb / 206Pb à mobilidade de Pb, ao passo que tem um efeito limitado sobre Th / U integrado no tempo. À DIREITA:Th / U integrado no tempo como uma função daquele medido para zircões marcianos. Os dados são de estudos anteriores. Observe o grande desacoplamento entre Th / U medido e integrado no tempo para domínios dentro do zircão Z2 de NWA 7533. Th / U medido também está bem fora da faixa magmática comum, tanto quanto o que pode ser visto em zircões Jack Hills. As barras de erro representam dois erros padrão em medições analíticas. Os dados correspondentes podem ser encontrados em Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
Por meio de experiências extensas, Guitreau e Flahaut mostraram que o desacoplamento entre o Th / U medido e integrado no tempo exibido pelos zircões terrestres como um proxy para alterações do zircão por soluções aquosas em baixas temperaturas. Na comparação, os cientistas mostraram que os zircões lunares (lua) exibiam Th / U anormalmente alto em conformidade com a faixa comum para zircões ígneos (ígneos) baseados em larvas / magmas terrestres. Isso era esperado, uma vez que não há evidências de água líquida na lua.
De forma similar, Os cristais de zircão marcianos obtidos do meteorito NWA 7533 e a matriz do NWA 7034 mostraram medições consistentes e razões Th / U integradas no tempo. Com base nos dados existentes e nos cálculos atuais, Guitreau e Flahaut interpretaram a distribuição horizontal como evidência de alterações de baixa temperatura dos grãos de zircão marciano por soluções aquosas - bem como os cristais da Austrália Ocidental. Os resultados atuais usando desacoplamento entre as razões Th / U medidas e integradas no tempo reforçaram a ideia da disponibilidade de água líquida na subsuperfície marciana. O fenômeno induziu desgaste avançado de cristais de zircão danificados por radiação.
Resultados para o modelo de dois estágios que simula a evolução do zircão marciano. Os modelos foram executados para fatores de enriquecimento U de 5 para os painéis (a) e (b), enquanto um fator de 2 foi usado para os resultados apresentados nos painéis (c) e (d). A pré-alteração Th / U foi definida como 1 para os modelos mostrados nos painéis a e c, e foi ajustado para 0,5 nos painéis (b) e (d). As relações Th / U aumentadas pela alteração foram definidas para 1-27 e 0,5-27, dependendo da pré-alteração Th / U. As curvas coloridas correspondem às Th / U medidas nos domínios Z2 do zircão. A idade de redefinição U – Pb corresponde à interceptação inferior da linha Discordia geral exibida em um estudo anterior e é representada por uma linha vertical sólida. As linhas tracejadas horizontais, que são as interceptações entre as curvas coloridas e a linha vertical sólida, indicam o Th / U integrado no tempo deduzido de nosso modelo. As zonas sombreadas em cinza entre os valores Th / U de 1 e 2 correspondem aos Th / U integrados no tempo exibidos pelos domínios Z2 do zircão. Estes resultados mostram que Th / U integrados no tempo derivados do modelo atual são maiores do que aqueles exibidos pelos domínios Z2 do zircão, e, portanto, alteração em 1700 Ma (ou 1500 Ma) não pode ser responsável pelo desacoplamento observado entre Th / U medido e integrado no tempo no estudo. Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
Para entender o momento do intemperismo aquoso mariano, Guitreau e Flahaut desenvolveram um modelo de dois estágios da evolução do isótopo U-Th-Pb no presente trabalho. Eles testaram se um evento de aberração (desvio) em 1500 ou 1700 Ma poderia ter sido responsável pelo desacoplamento observado entre Th / U medido e controlado por tempo e a alteração de zircão em NWA 7533. No primeiro estágio do modelo, Guitreau e Flahaut investigaram a formação de zircão em 4430 Ma, seguido pelo segundo estágio como um evento de alteração no aumento das concentrações de U e Th para alterar o zircão no meteorito NWA 7533. Usando o modelo de dois estágios, eles mostraram que o urânio pode ser enriquecido de 2 a 5 vezes a concentração original para coincidir com os dados de Jack Hills e Martian Zircon. Os resultados indicaram que os níveis observados de Th / U podem ter ocorrido em 1700 Ma ou 1500 Ma.
Os cientistas implementaram ainda mais o modelo com um estágio adicional para formar um modelo de três estágios, usando as mesmas razões Th / U e fatores de enriquecimento de urânio como no modelo de dois estágios. Os resultados mostraram que enquanto as idades de alteração determinadas permaneceram muito jovens, as alterações específicas registradas pelos cientistas ocorreram no final do período amazônico.
Prazo para a evolução da crosta marciana. São exibidos detalhes de conhecimento sobre a história de NWA 7034/7533 e pedras emparelhadas. A cristalização ígnea de zircões e clastos NWA7034 / 7533 são derivados de estudos anteriores. Metamorfismo e idades de alteração são de estudos adicionais. A faixa de idade da brechagem também é de investigações anteriores, e também a era da ejeção. Os dados correspondentes podem ser encontrados em Crédito:Nature Communications, doi:10.1038 / s41467-019-10382-y
Desta maneira, Guitreau e Flahaut apresentaram seus novos dados com evidências robustas de investigações existentes para indicar que o evento de alteração de baixa temperatura registrado em zircões NWA ocorreu no final do período amazônico em Marte. Eles assumem que a disponibilidade de água para intemperismo no final da Amazônia foi provavelmente controlada pela atividade hidrotérmica induzida por impacto.
As observações no presente estudo foram consistentes com a alteração do zircão pós-brechação (fragmentação da rocha), e a atividade vulcânica mais recente em Marte também pode ter desempenhado um papel devido a alterações na criosfera atual. As alterações registradas de zircões no meteorito NWA 7533 representaram o episódio mais jovem de alteração aquosa persistente até agora relatado em Marte. Os resultados apóiam o conceito de que Marte ainda pode ser habitável em relação à disponibilidade evidenciada de água líquida em seu passado recente.
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