นักวิทยาศาสตร์เผยผลึก majorite ในแมนเทิลลึก อาจเป็นกุญแจไขปริศนาแมกมาดาวอังคารโบราณ

มีงานวิจัยใหม่จากนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ Hideharu Kuwahara และ Ryoichi Nakada จาก Ehime University ตีพิมพ์ใน Journal of Geophysical Research: Solid Earth เสนอคำตอบว่าทำไมหินจากดาวอังคารมันดูขัดแย้งกันเองมาตลอด

ปัญหาคือ หินและเศษดาวอังคารที่ตกมาเป็นอุกกาบาตบนโลก มีลักษณะออกซิไดซ์สูงมาก แต่ตามทฤษฎีแล้วมันควรเกิดในสภาพแวดล้อมแบบรีดักชันที่ตรงข้ามกันสนิท เพราะตอนดาวอังคารก่อตัวเมื่อ 4.5 พันล้านปีก่อน โลหะหนักจมลงไปรวมตัวเป็นแกนเหล็ก ทำให้ชั้นแมนเทิลที่อยู่เหนือแกนควรมีสภาพรีดักชันสูงตามไปด้วย ซึ่งภารกิจ InSight ของ NASA ก็ยืนยันแล้วว่ามีชั้นหินละลายลึกถึง 150 กิโลเมตรอยู่เหนือแกนจริง

ทีมวิจัยสงสัยว่าตัวการคือ majorite ซึ่งเป็นผลึก garnet ที่ก่อตัวได้เฉพาะในแรงดันและความร้อนสุดขั้วลึกถึงฐานแมนเทิล ที่ความดันราว 18 gigapascals หรือประมาณ 180,000 เท่าของความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเล เพื่อพิสูจน์ จึงใช้แท่นอัดไฮดรอลิกบีบหินสังเคราะห์จำลองดาวอังคารระหว่างบล็อกทังสเตนคาร์ไบด์ในแคปซูลเพชร พร้อมอัดความร้อนขึ้นไปถึง 2,150-2,200 องศาเซลเซียส และอัดเหล็กเข้าไปเพื่อเลียนแบบสภาพรีดักชันใกล้แกนดาว

หลังทำให้เย็นลง ตัวอย่างถูกนำไปยิง X-ray ที่ศูนย์ synchrotron SPring-8 ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 250 กิโลเมตร ผลที่ได้คือ majorite ทำตัวเหมือนฟองน้ำดูดเหล็ก โดยเก็บเหล็กที่ถูกออกซิไดซ์ไว้ในโครงสร้างผลึกสูงถึง 11-21% ซึ่งมากกว่าหินซิลิเกตรอบข้างที่เกิดขึ้นพร้อมกันอย่างชัดเจน

นั่นหมายความว่าตอนแมนเทิลดาวอังคารเริ่มแข็งตัว majorite ที่ก่อตัวขึ้นได้ดักจับเหล็กออกซิไดซ์เอาไว้ แล้วเมื่อแมนเทิลเคลื่อนตัวดันหินเหล่านี้ขึ้นมาใกล้พื้นผิว บางส่วนถูกพ่นออกมาเป็นหินภูเขาไฟตอน Olympus Mons ปะทุ หรือกระทั่งพุ่งออกไปถึงอวกาศเลยก็มี งานวิจัยนี้ยังโยงไปถึงโลกด้วย เพราะโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางราว 2 เท่าของดาวอังคาร แมนเทิลจึงลึกกว่ามาก ทำให้แร่ bridgmanite ครองพื้นที่ใกล้แกนแทน แต่พอมันเคลื่อนขึ้นมาแปรสภาพเป็น majorite ก็จะปลดปล่อยเหล็กออกซิไดซ์ออกมาเช่นกัน