Composición de Marte

Las zonas oscuras de Marte se caracterizan por los minerales máficos formadores de rocas olivino , piroxeno y feldespato plagioclasa . Estos minerales son los componentes principales del basalto , una roca volcánica oscura que también forma la corteza oceánica de la Tierra y los mares lunares .

El mineral olivino se encuentra en todo el planeta, pero algunas de las mayores concentraciones están en Nili Fossae , un área que contiene rocas de la época Noeica . Otro gran afloramiento rico en olivino se encuentra en Ganges Chasma , una grieta en el lado oriental de Valles Marineris (en la imagen). ^{[ 25 ]} El olivino se meteoriza rápidamente en minerales arcillosos en presencia de agua líquida. Por lo tanto, las áreas con grandes afloramientos de roca que contiene olivino indican que el agua líquida no ha sido abundante desde que se formaron las rocas. ^{[ 10 ]}

Los minerales piroxenos también están ampliamente distribuidos por la superficie. Se encuentran presentes tanto piroxenos con bajo contenido de calcio (ortopiroxenos) como con alto contenido de calcio (clinopiroxenos), asociándose las variedades con alto contenido de calcio a los escudos volcánicos más jóvenes , mientras que las formas con bajo contenido de calcio ( enstatita ) son más comunes en el terreno montañoso antiguo. Dado que la enstatita se funde a una temperatura más alta que su variante con alto contenido de calcio, algunos investigadores han argumentado que su presencia en las tierras altas indica que los magmas más antiguos de Marte tenían temperaturas más elevadas que los más jóvenes. ^{[ 26 ]}

Entre 1997 y 2006, el espectrómetro de emisión térmica (TES) de la nave espacial Mars Global Surveyor (MGS) cartografió la composición mineral global del planeta. ^{[ 27 ]} TES identificó dos unidades volcánicas a escala global en Marte. El tipo superficial 1 (ST1) caracteriza las tierras altas de edad noaica y consiste en basaltos inalterados ricos en plagioclasa y clinopiroxeno . El tipo superficial 2 (ST2) es común en las llanuras más jóvenes al norte del límite de la dicotomía y es más rico en sílice que el ST1.

Las lavas de ST2 se han interpretado como andesitas o andesitas basálticas , lo que indica que las lavas de las llanuras septentrionales se originaron a partir de magmas más evolucionados químicamente y ricos en volátiles. ^{[ 28 ]} (Véase Diferenciación ígnea y Cristalización fraccionada ). Sin embargo, otros investigadores han sugerido que ST2 representa basaltos meteorizados con finas capas de vidrio de sílice u otros minerales secundarios que se formaron por interacción con materiales que contenían agua o hielo. ^{[ 29 ]}

En Marte existen rocas intermedias y félsicas verdaderas , pero los afloramientos son poco comunes. Tanto el TES como el Sistema de Imágenes de Emisión Térmica (THEMIS) de la nave espacial Mars Odyssey han identificado rocas con alto contenido de sílice en Syrtis Major y cerca del borde suroeste del cráter Antoniadi . Las rocas tienen espectros que se asemejan a dacitas y granitoides ricos en cuarzo , lo que sugiere que al menos algunas partes de la corteza marciana pueden tener una diversidad de rocas ígneas similar a la de la Tierra. ^{[ 30 ]} Algunas evidencias geofísicas sugieren que la mayor parte de la corteza marciana podría consistir en andesita basáltica o andesita. La corteza andesítica está oculta por lavas basálticas suprayacentes que dominan la composición de la superficie, pero que son volumétricamente menores. ^{[ 4 ]}

Las rocas estudiadas por el rover Spirit en el cráter Gusev pueden clasificarse de diferentes maneras. La cantidad y el tipo de minerales las convierten en basaltos primitivos, también llamados basaltos picríticos . Estas rocas son similares a las antiguas rocas terrestres denominadas komatiitas basálticas . Las rocas de las llanuras también se asemejan a las shergottitas basálticas , meteoritos procedentes de Marte. Un sistema de clasificación compara la cantidad de elementos alcalinos con la cantidad de sílice en un gráfico; en este sistema, las rocas de las llanuras de Gusev se sitúan cerca de la unión del basalto, la picrobasalta y la tefrita. La clasificación de Irvine-Barager las denomina basaltos. ^{[ 31 ]}

El 18 de marzo de 2013, la NASA informó sobre evidencia de los instrumentos del rover Curiosity de hidratación mineral , probablemente sulfato de calcio hidratado , en varias muestras de roca , incluyendo los fragmentos rotos de la roca "Tintina" y la roca "Sutton Inlier", así como en vetas y nódulos en otras rocas como la roca "Knorr" y la roca "Wernicke" . ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]} El análisis utilizando el instrumento DAN del rover proporcionó evidencia de agua subterránea, que ascendía a un contenido de agua de hasta un 4%, hasta una profundidad de 60 cm (2,0 pies) , en el recorrido del rover desde el sitio de aterrizaje de Bradbury hasta el área de Yellowknife Bay en el terreno de Glenelg . ^{[ 32 ]}  

En la revista Science de septiembre de 2013, los investigadores describieron un tipo diferente de roca llamada " Jake M " o " Jake Matijevic (roca) ". Fue la primera roca analizada por el espectrómetro de rayos X de partículas alfa del rover Curiosity , y se diferenciaba de otras rocas ígneas marcianas conocidas por ser alcalina (>15% de nefelina normativa) y estar relativamente fraccionada. Jake M es similar a las mugearitas terrestres, un tipo de roca que se encuentra típicamente en islas oceánicas y rifts continentales. El descubrimiento de Jake M podría significar que los magmas alcalinos son más comunes en Marte que en la Tierra y que Curiosity podría encontrar rocas alcalinas aún más fraccionadas (por ejemplo, fonolitas y traquitas ). ^{[ 35 ]}

Agujero (1,6  cm o 0,63  pulgadas) perforado en la lutita " John Klein " .

Análisis espectral (SAM) de la lutita " Cumberland " .

Estructura mineral arcillosa de la lutita .

El rover Curiosity examina la lutita cerca de la bahía de Yellowknife en Marte (mayo de 2013).

El 9 de diciembre de 2013, investigadores de la NASA describieron, en una serie de seis artículos en la revista Science , muchos nuevos descubrimientos del rover Curiosity . Se encontraron posibles compuestos orgánicos que no podían explicarse por contaminación. ^{[ 36 ] [ 37 ]} Aunque el carbono orgánico probablemente provenía de Marte, todo puede explicarse por polvo y meteoritos que han aterrizado en el planeta. ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]} Debido a que gran parte del carbono se liberó a una temperatura relativamente baja en el paquete de instrumentos SAM ( Análisis de Muestras en Marte ) de Curiosity , probablemente no provenía de carbonatos en la muestra. El carbono podría ser de organismos, pero esto no se ha probado. Este material con contenido orgánico se obtuvo perforando 5 centímetros de profundidad en un sitio llamado Yellowknife Bay en una roca llamada " Sheepbed mudstone ". Las muestras se denominaron John Klein y Cumberland . Es posible que los microbios vivan en Marte obteniendo energía de desequilibrios químicos entre minerales en un proceso llamado quimiolitotrofia , que significa "comer roca". ^{[ 41 ]} Sin embargo, en este proceso solo interviene una cantidad ínfima de carbono, mucho menor que la encontrada en la bahía de Yellowknife. ^{[ 42 ] [ 43 ]}

Utilizando el espectrómetro de masas del SAM , los científicos midieron los isótopos de helio , neón y argón que producen los rayos cósmicos al atravesar las rocas. Cuantos menos isótopos encuentren, más recientemente se habrá expuesto la roca cerca de la superficie. La roca del lecho lacustre de 4.000 millones de años perforada por Curiosity quedó al descubierto hace entre 30 y 110 millones de años por la acción del viento, que erosionó 2 metros de la roca suprayacente. A continuación, esperan encontrar un yacimiento decenas de millones de años más joven perforando cerca de un afloramiento rocoso. ^{[ 44 ]}

Se midió la dosis absorbida y la dosis equivalente de rayos cósmicos galácticos y partículas energéticas solares en la superficie marciana durante ~300 días de observaciones durante el máximo solar actual. Estas mediciones son necesarias para las misiones humanas a la superficie de Marte, para proporcionar tiempos de supervivencia microbiana de cualquier posible vida existente o pasada, y para determinar cuánto tiempo se pueden preservar las posibles biofirmas orgánicas . Este estudio estima que se necesita perforar unos pocos metros para acceder a posibles biomoléculas . ^{[ 45 ]} La dosis absorbida real medida por el Detector de Evaluación de Radiación (RAD) es de 76 mGy/año en la superficie. Con base en estas mediciones, para una misión de ida y vuelta a la superficie de Marte con 180 días (en cada sentido) de crucero y 500 días en la superficie marciana para este ciclo solar actual, un astronauta estaría expuesto a una dosis equivalente total de misión de ~1,01 sievert . La exposición a 1 sievert se asocia con un aumento del 5 por ciento en el riesgo de desarrollar cáncer mortal. El límite actual de riesgo de por vida establecido por la NASA para sus astronautas que operan en órbita terrestre baja es del 3 por ciento. ^{[ 46 ]} La máxima protección contra los rayos cósmicos galácticos se puede obtener con aproximadamente 3 metros de suelo marciano . ^{[ 45 ]}

Las muestras examinadas probablemente fueron alguna vez lodo que durante millones a decenas de millones de años pudo haber albergado organismos vivos. Este ambiente húmedo tenía pH neutro , baja salinidad y estados redox variables de especies de hierro y azufre . ^{[ 38 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]} Estos tipos de hierro y azufre pudieron haber sido utilizados por organismos vivos. ^{[ 50 ]} C , H , O , S , N y P se midieron directamente como elementos biogénicos clave, y por inferencia, se asume que P también estuvo allí. ^{[ 41 ] [ 43 ]} Las dos muestras, John Klein y Cumberland , contienen minerales basálticos, sulfatos de Ca, óxidos/hidróxidos de Fe, sulfuros de Fe, material amorfo y esmectitas trioctaédricas (un tipo de arcilla). Los minerales basálticos en la lutita son similares a los de los depósitos eólicos cercanos . Sin embargo, la lutita tiene mucha menos Fe- forsterita más magnetita , por lo que la Fe-forsterita (tipo de olivino ) probablemente se alteró para formar esmectita (un tipo de arcilla) y magnetita . ^{[ 51 ]} Una edad del Noachiano tardío / Hesperiano temprano o más reciente indica que la formación de minerales arcillosos en Marte se extendió más allá del tiempo Noachiano; por lo tanto, en esta ubicación el pH neutro duró más de lo que se pensaba anteriormente. ^{[ 47 ]}

Primer uso de la pala excavadora del rover Curiosity mientras tamiza una carga de arena en " Rocknest " (7 de octubre de 2012).

Gran parte de la superficie marciana está cubierta por una densa capa de polvo tan fino como el talco. La predominancia global del polvo oculta el lecho rocoso subyacente, lo que imposibilita la identificación espectroscópica de minerales primarios desde la órbita en muchas zonas del planeta. El color rojo/naranja del polvo se debe al _óxido de hierro(III) ( Fe₂O₃ _en nanofase ) y al mineral de óxido-hidróxido de hierro(III ) goetita . ^{[ 54 ]}

Los vehículos exploradores de Marte identificaron la magnetita como el mineral responsable de la magnetización del polvo. Probablemente también contiene algo de titanio . ^{[ 55 ]}

La capa global de polvo y la presencia de otros sedimentos arrastrados por el viento han hecho que la composición del suelo sea notablemente uniforme en toda la superficie marciana. El análisis de muestras de suelo de las sondas Viking en 1976 muestra que los suelos consisten en fragmentos de roca basáltica finamente triturados y están altamente enriquecidos en azufre y cloro, probablemente derivados de emisiones de gases volcánicos. ^{[ 56 ]}

En Marte también se encuentran minerales producidos por alteración hidrotermal y meteorización de minerales basálticos primarios. Entre los minerales secundarios se incluyen hematita , filosilicatos (minerales arcillosos), goetita , jarosita , sulfato de hierro , sílice opalina y yeso . Muchos de estos minerales secundarios requieren agua líquida para su formación (minerales acuosos).

Los minerales de sílice opalina y sulfato de hierro se forman en soluciones ácidas (pH bajo). Se han encontrado sulfatos en varios lugares, incluyendo cerca de Juventae Chasma , Ius Chasma , Melas Chasma , Candor Chasma y Ganges Chasma . Todos estos sitios contienen formas del relieve fluviales que indican que alguna vez hubo abundante agua. ^{[ 57 ]} El rover Spirit descubrió sulfatos y goetita en las colinas de Columbia. ^{[ 58 ] [ 59 ]}

Algunas de las clases de minerales detectadas pueden haberse formado en ambientes adecuados (es decir, con suficiente agua y el pH apropiado) para la vida. El mineral esmectita (un filosilicato) se forma en aguas casi neutras. Los filosilicatos y carbonatos son buenos para preservar la materia orgánica, por lo que pueden contener evidencia de vida pasada. ^{[ 60 ] [ 61 ]} Los depósitos de sulfato preservan fósiles químicos y morfológicos, y los fósiles de microorganismos se forman en óxidos de hierro como la hematita. ^{[ 62 ]} La presencia de sílice opalina apunta a un ambiente hidrotermal que podría sustentar la vida. La sílice también es excelente para preservar evidencia de microbios. ^{[ 63 ]}

Los depósitos sedimentarios estratificados son comunes en Marte. Estos depósitos probablemente consisten tanto en roca sedimentaria como en sedimentos poco consolidados o no consolidados. Se encuentran depósitos sedimentarios gruesos en el interior de varios cañones en Valles Marineris, dentro de grandes cráteres en Arabia y Meridiani Planum (véase el cráter Henry, por ejemplo), y probablemente comprenden gran parte de los depósitos en las tierras bajas del norte (por ejemplo, la Formación Vastitas Borealis ). El rover de exploración marciana Opportunity aterrizó en un área que contiene areniscas con estratificación cruzada (principalmente eólicas ) (formación Burns ^{[ 64 ]} ). Los depósitos fluviales-deltaicos están presentes en el cráter Eberswalde y en otros lugares, y la evidencia fotogeológica sugiere que muchos cráteres y áreas bajas entre cráteres en las tierras altas del sur contienen sedimentos lacustres de edad Noeica.

Si bien la posibilidad de carbonatos en Marte ha sido de gran interés para astrobiólogos y geoquímicos por igual, había poca evidencia de cantidades significativas de depósitos de carbonato en la superficie. En el verano de 2008, los experimentos TEGA y WCL en el módulo de aterrizaje Phoenix Mars de 2007 encontraron entre 3 y 5 % en peso de calcita (CaCO₃ ₎ y un suelo alcalino. ^{[ 65 ]} En 2010, los análisis del rover Spirit de la exploración marciana identificaron afloramientos ricos en carbonato de magnesio y hierro (16-34 % en peso) en las colinas Columbia del cráter Gusev. El carbonato de magnesio y hierro probablemente precipitó a partir de soluciones que contenían carbonato en condiciones hidrotermales a un pH casi neutro en asociación con la actividad volcánica durante el período Noeico. ^{[ 66 ]}

Se descubrieron carbonatos (carbonatos de calcio o hierro) en un cráter en el borde del cráter Huygens, ubicado en el cuadrángulo de Iapygia . El impacto en el borde expuso material que había sido excavado por el impacto que creó Huygens. Estos minerales representan evidencia de que Marte alguna vez tuvo una atmósfera de dióxido de carbono más densa con abundante humedad, ya que este tipo de carbonatos solo se forman cuando hay mucha agua. Fueron encontrados con el instrumento CRISM ( Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars ) a bordo del Orbitador de Reconocimiento de Marte . Anteriormente, el instrumento había detectado minerales arcillosos. Los carbonatos se encontraron cerca de los minerales arcillosos. Ambos minerales se forman en ambientes húmedos. Se supone que hace miles de millones de años Marte era mucho más cálido y húmedo. En ese entonces, los carbonatos se habrían formado a partir del agua y la atmósfera rica en dióxido de carbono. Posteriormente, los depósitos de carbonato habrían quedado enterrados. El doble impacto ha expuesto ahora los minerales. La Tierra tiene vastos depósitos de carbonato en forma de piedra caliza . ^{[ 67 ]}

Las observaciones de las rocas en las llanuras muestran que contienen los minerales piroxeno, olivino, plagioclasa y magnetita. Estas rocas pueden clasificarse de diferentes maneras. Las cantidades y tipos de minerales hacen que las rocas sean basaltos primitivos, también llamados basaltos picríticos. Las rocas son similares a las antiguas rocas terrestres llamadas komatiitas basálticas . Las rocas de las llanuras también se asemejan a las shergottitas basálticas , meteoritos que provienen de Marte. Un sistema de clasificación compara la cantidad de elementos alcalinos con la cantidad de sílice en un gráfico; en este sistema, las rocas de las llanuras de Gusev se encuentran cerca de la unión del basalto, la picrobasalta y la tefrita. La clasificación de Irvine-Barager las llama basaltos. ^{[ 31 ]} Las rocas de Plains han sido alteradas muy poco, probablemente por finas películas de agua porque son más blandas y contienen vetas de material de color claro que pueden ser compuestos de bromo, así como recubrimientos o cortezas. Se cree que pequeñas cantidades de agua pudieron haber penetrado en las grietas, induciendo procesos de mineralización. ^{[ 31 ] [ 69 ]} Los recubrimientos en las rocas pudieron haberse formado cuando estas fueron enterradas e interactuaron con finas capas de agua y polvo. Una señal de que fueron alteradas fue que resultaba más fácil moler estas rocas en comparación con los mismos tipos de rocas que se encuentran en la Tierra.

La primera roca que Spirit estudió fue Adirondack. Resultó ser típica de las demás rocas de las llanuras.

Los científicos encontraron una variedad de tipos de roca en Columbia Hills y los clasificaron en seis categorías diferentes. Las seis son: Adirondack, Clovis, Wishstone, Peace, Watchtower, Backstay e Independence. Reciben el nombre de una roca prominente en cada grupo. Sus composiciones químicas, medidas mediante APXS, son significativamente diferentes entre sí. ^{[ 74 ]} Lo más importante es que todas las rocas en Columbia Hills muestran diversos grados de alteración debido a fluidos acuosos. ^{[ 75 ]} Están enriquecidas en los elementos fósforo, azufre, cloro y bromo, todos los cuales pueden transportarse en soluciones de agua. Las rocas de Columbia Hills contienen vidrio basáltico, junto con cantidades variables de olivino y sulfatos . ^{[ 76 ] [ 58 ]} La abundancia de olivino varía inversamente con la cantidad de sulfatos. Esto es exactamente lo que se espera porque el agua destruye el olivino pero ayuda a producir sulfatos.

El grupo Clovis es especialmente interesante porque el espectrómetro Mössbauer (MB) detectó goetita en él. ^{[ 59 ]} La goetita se forma solo en presencia de agua, por lo que su descubrimiento es la primera evidencia directa de agua pasada en las rocas de Columbia Hills. Además, los espectros MB de rocas y afloramientos mostraron una fuerte disminución en la presencia de olivino, aunque las rocas probablemente alguna vez contuvieron mucho olivino. ^{[ 77 ]} El olivino es un marcador de la falta de agua porque se descompone fácilmente en presencia de agua. Se encontró sulfato, y necesita agua para formarse.

Wishstone contenía gran cantidad de plagioclasa, algo de olivino y anhidrato (un sulfato). Las rocas Peace presentaban azufre y fuertes indicios de agua ligada, por lo que se sospecha la presencia de sulfatos hidratados. Las rocas de la clase Watchtower carecen de olivino, por lo que podrían haber sido alteradas por el agua. La clase Independence mostraba algunos indicios de arcilla (quizás montmorillonita, un miembro del grupo de las esmectitas). Las arcillas requieren una exposición prolongada al agua para formarse.

Un tipo de suelo, llamado Paso Robles, de las colinas de Columbia, podría ser un depósito de evaporación porque contiene grandes cantidades de azufre, fósforo , calcio y hierro . ^{[ 78 ]} Además, MB descubrió que gran parte del hierro en el suelo de Paso Robles estaba en forma oxidada, Fe ⁺⁺⁺ , lo que ocurriría si hubiera habido agua presente. ^{[ 72 ]}

Hacia la mitad de la misión de seis años (una misión que se suponía que duraría solo 90 días), se encontraron grandes cantidades de sílice pura en el suelo. La sílice podría provenir de la interacción del suelo con vapores ácidos producidos por la actividad volcánica en presencia de agua o del agua de un manantial termal. ^{[ 79 ]}

Tras la interrupción del funcionamiento de Spirit , los científicos estudiaron datos antiguos del Espectrómetro de Emisión Térmica en Miniatura ( Mini-TES) y confirmaron la presencia de grandes cantidades de rocas ricas en carbonato , lo que significa que algunas regiones del planeta podrían haber albergado agua en el pasado. Los carbonatos se descubrieron en un afloramiento rocoso llamado "Comanche". ^{[ 80 ] [ 81 ]}

En resumen, Spirit encontró evidencia de leve erosión en las llanuras de Gusev, pero ninguna evidencia de la presencia de un lago. Sin embargo, en las colinas de Columbia se halló clara evidencia de una erosión acuosa moderada. Esta evidencia incluía sulfatos y los minerales goetita y carbonatos, que solo se forman en presencia de agua. Se cree que el cráter Gusev pudo haber albergado un lago hace mucho tiempo, pero desde entonces ha sido cubierto por materiales ígneos. Todo el polvo contiene un componente magnético que se identificó como magnetita con algo de titanio. Además, la fina capa de polvo que cubre todo en Marte es la misma en todas las partes del planeta.

Se realizó un espectrógrafo Mössbauer del polvo que se acumuló en el imán de captura de Opportunity . Los resultados sugirieron que el componente magnético del polvo era titanomagnetita , en lugar de magnetita común , como se creía anteriormente. También se detectó una pequeña cantidad de olivino , lo que se interpretó como un indicio de un largo período árido en el planeta. Por otro lado, la presencia de una pequeña cantidad de hematita significaba que pudo haber habido agua líquida durante un breve período en la historia temprana del planeta. ^{[ 86 ]}

Debido a que la herramienta de abrasión de rocas (RAT, por sus siglas en inglés) pudo desgastar fácilmente la roca madre, se cree que las rocas son mucho más blandas que las del cráter Gusev.

Se observaron pocas rocas en la superficie donde aterrizó Opportunity , pero el conjunto de instrumentos del Rover examinó el lecho rocoso expuesto en los cráteres. ^{[ 87 ]} Se descubrió que las rocas del lecho rocoso eran rocas sedimentarias con una alta concentración de azufre en forma de sulfatos de calcio y magnesio . Algunos de los sulfatos que pueden estar presentes en el lecho rocoso son kieserita , sulfato anhidra , bassanita , hexahidrita , epsomita y yeso . También pueden estar presentes sales , como halita , bischofita , antarcticita , bloedita , vanthoffita o glauberita . ^{[ 88 ] [ 89 ]}

Las rocas que contenían sulfatos presentaban un tono claro en comparación con rocas aisladas y rocas examinadas por módulos de aterrizaje/rovers en otras ubicaciones de Marte. Los espectros de estas rocas de tono claro, que contenían sulfatos hidratados, eran similares a los espectros tomados por el espectrómetro de emisión térmica a bordo del Mars Global Surveyor . El mismo espectro se encuentra en una amplia zona, por lo que se cree que el agua existió en una región extensa, no solo en el área explorada por Opportunity . ^{[ 90 ]}

El espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS) detectó niveles bastante altos de fósforo en las rocas. Otros rovers encontraron niveles altos similares en Ares Vallis y el cráter Gusev , por lo que se ha planteado la hipótesis de que el manto de Marte podría ser rico en fósforo. ^{[ 91 ]} Los minerales en las rocas podrían haberse originado por la meteorización ácida del basalto . Dado que la solubilidad del fósforo está relacionada con la solubilidad del uranio , el torio y los elementos de tierras raras , se espera que todos ellos también se encuentren enriquecidos en las rocas. ^{[ 92 ]}

Cuando el rover Opportunity llegó al borde del cráter Endeavour , pronto encontró una veta blanca que posteriormente se identificó como yeso puro. ^{[ 93 ] [ 94 ]} Se formó cuando el agua que transportaba yeso disuelto depositó el mineral en una grieta de la roca. A continuación se muestra una imagen de esta veta, denominada formación "Homestake".

La Roca Escudo Térmico fue el primer meteorito identificado en otro planeta.

Escudo térmico, con Heat Shield Rock justo encima y a la izquierda, al fondo.

El examen de las rocas de Meridiani en 2004 mostró la primera evidencia sólida in situ de agua pasada al detectar el mineral jarosita , que solo se forma en agua. Este descubrimiento demostró que alguna vez existió agua en Meridiani Planum . ^{[ 95 ]} Además, algunas rocas mostraron pequeñas laminaciones (capas) con formas que solo se forman por el flujo suave del agua. ^{[ 96 ]} Las primeras de estas laminaciones se encontraron en una roca llamada "The Dells". Los geólogos dirían que la estratificación cruzada mostró una geometría festoneada debido al transporte en rizaduras subacuáticas. ^{[ 89 ]} Una imagen de estratificación cruzada, también llamada estratificación cruzada, se muestra a la izquierda.

Los agujeros en forma de caja en algunas rocas fueron causados ​​por sulfatos que formaron grandes cristales, y luego, cuando los cristales se disolvieron, quedaron agujeros, llamados cavidades. ^{[ 96 ]} La concentración del elemento bromo en las rocas era muy variable, probablemente debido a su alta solubilidad. El agua pudo haberlo concentrado en algunos lugares antes de evaporarse. Otro mecanismo para concentrar compuestos de bromo altamente solubles es la deposición de escarcha durante la noche, que formaría películas muy delgadas de agua que concentrarían el bromo en ciertos puntos. ^{[ 82 ]}

Una roca, denominada "Roca Rebotadora", hallada en las llanuras arenosas, resultó ser material eyectado de un cráter de impacto. Su composición química era diferente a la de las rocas del lecho rocoso. Compuesta principalmente de piroxeno y plagioclasa, y sin olivino, se asemejaba mucho a una parte, la Litología B, del meteorito shergottita EETA 79001, un meteorito que se sabe que proviene de Marte. La Roca Rebotadora recibió su nombre por estar cerca de una marca de rebote de un airbag. ^{[ 83 ]}

El rover Opportunity encontró meteoritos simplemente sobre las llanuras. El primero analizado con los instrumentos de Opportunity fue llamado "Heatshield Rock", ya que fue encontrado cerca de donde aterrizó el escudo térmico de Opportunity . El examen con el espectrómetro de emisión térmica en miniatura ( Mini-TES ), el espectrómetro Mössbauer y el APXS llevó a los investigadores a clasificarlo como un meteorito IAB . El APXS determinó que estaba compuesto de 93% de hierro y 7% de níquel . Se cree que el canto rodado llamado "Fig Tree Barberton" es un meteorito pétreo o pétreo-ferroso (silicato de mesosiderita), ^{[ 97 ]} mientras que "Allan Hills" y "Zhong Shan" podrían ser meteoritos de hierro.

Las observaciones en el sitio han llevado a los científicos a creer que el área se inundó con agua varias veces y estuvo sujeta a evaporación y desecación. ^{[ 83 ]} En el proceso se depositaron sulfatos. Después de que los sulfatos cementaran los sedimentos, se formaron concreciones de hematita por precipitación del agua subterránea. Algunos sulfatos se convirtieron en grandes cristales que luego se disolvieron, dejando cavidades. Varias líneas de evidencia apuntan a un clima árido en los últimos mil millones de años aproximadamente, pero a un clima que permitió la presencia de agua, al menos durante un tiempo, en el pasado remoto. ^{[ 98 ]}

El 27 de septiembre de 2012, científicos de la NASA anunciaron que el rover Curiosity encontró evidencia de un antiguo lecho de arroyo que sugiere un "flujo vigoroso" de agua en Marte. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

Evidencia de agua en Marte ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

Peace Vallis y el cono aluvial relacionado cerca de la elipse de aterrizaje del rover Curiosity y el lugar de aterrizaje (indicado con +).

Afloramiento rocoso " Hottah " en Marte: un antiguo lecho de arroyo visto por el rover Curiosity (14 de septiembre de 2012) ( primer plano ) ( versión 3D ).

" Enlace " afloramiento rocoso en Marte, comparado con un conglomerado fluvial terrestre , sugiere que el agua fluye "vigorosamente" en un arroyo .

El rover Curiosity de camino a Glenelg (26 de septiembre de 2012).

El 3 de diciembre de 2012, la NASA informó que Curiosity realizó su primer análisis extenso del suelo , revelando la presencia de moléculas de agua , azufre y cloro en el suelo marciano . ^{[ 52 ] [ 53 ]} El 9 de diciembre de 2013, la NASA informó que, basándose en la evidencia del rover Curiosity estudiando Aeolis Palus , el cráter Gale contenía un antiguo lago de agua dulce que podría haber sido un entorno hospitalario para la vida microbiana . ^{[ 99 ] [ 100 ]}

En marzo de 2013, la NASA informó que Curiosity encontró evidencia de que las condiciones geoquímicas en el cráter Gale alguna vez fueron adecuadas para la vida microbiana después de analizar la primera muestra perforada de roca marciana , la roca "John Klein" en la bahía Yellowknife en el cráter Gale . El rover detectó agua , dióxido de carbono , oxígeno , dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno . ^{[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ]} También se detectaron clorometano y diclorometano . Pruebas relacionadas arrojaron resultados consistentes con la presencia de minerales de arcilla esmectita . ^{[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ] [ 104 ] [ 105 ]}

Rover Curiosity – Análisis químico(muestra perforada de la roca "John Klein" , Bahía de Yellowknife , 27 de febrero de 2013) ^{[ 101 ] [ 102 ] [ 103 ]}

Análisis de muestras en Marte (SAM)

Cromatógrafo de gases-espectrómetro de masas (GC-MS)

Instrumento de Química y Mineralogía (CheMin)

El 16 de diciembre de 2014, la NASA informó que el rover Curiosity detectó un aumento de diez veces, probablemente localizado, en la cantidad de metano en la atmósfera marciana . Las mediciones de muestras tomadas "una docena de veces durante 20 meses" mostraron incrementos a finales de 2013 y principios de 2014, con un promedio de "7 partes de metano por mil millones en la atmósfera". Antes y después de eso, las lecturas promediaron alrededor de una décima parte de ese nivel. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Mediciones de metano en la atmósfera de Marte realizadas por el rover Curiosity (agosto de 2012 a septiembre de 2014).

Metano (CH₄ ₎ en Marte: posibles fuentes y sumideros.

Además, se detectaron altos niveles de compuestos químicos orgánicos , en particular clorobenceno , en el polvo perforado de una de las rocas, llamada " Cumberland ", analizada por el rover Curiosity . ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Comparación de compuestos orgánicos en rocas marcianas : los niveles de clorobenceno fueron mucho más altos en la muestra de roca " Cumberland ".

Detección de materia orgánica en la muestra de roca " Cumberland ".

Análisis espectral (SAM) de la roca "Cumberland" .

En 2024, Curiosity descubrió una roca que contenía azufre elemental en abundancia. ^{[ 106 ]}