Sluneční soustava nebyla vždy systémem poklidně kroužících kulatých planetárních i jiných těles, jak ji známe dnes. Ve svých nejranějších dobách se kolem každé planety chaoticky míhaly miniplanetky, jež do sebe narážely v kataklyzmatických karambolech, při nichž se rozbíjely a mísily dohromady.

Tenhle "kosmický kulečník" se hrál tak prudce, že světy jako Mars a Země začaly svou existenci jako do značné míry tekuté chuchvalce nepřetržitě promíchávaných skal. Nebo si to vědci alespoň mysleli.

Vodítkem byl vodík

Nový průzkum dvou pradávných úlomků marťanské kůry však nyní dovedl výzkumný tým k závěru, že Rudá planeta mohla vzniknout i jinak. Jejich geochemická analýza, kterou zveřejnil odborný časopis Nature Geoscience, naznačuje, že pod skalnatým svrchním pláštěm planety leží dva různé druhy marťanského materiálu - pravděpodobně jde o namíchané zbytky dvou planetek, které se spojily dohromady a vytvořily Mars. Vědci od sebe rozlišili tato dvojčata na základě stop vody, což také komplikuje standardní teorii o tom, jak skalnaté terestrické planety jako Země a Mars musely na prvním místě zvlhnout.

"Neplánovali jsme to všechno testovat. Ale výsledky získané z marťanské kůry nás přiměly se na tuto hypotézu znovu podívat," řekla podle serveru Popular Science Jessica Barnesová, kosmochemička na Arizonské univerzitě.

Příběh utváření planety, který její tým tak neočekávaně odhalil, lze dále sledovat v šíření těch nejmenších atomů: vodíku. Většina vodíkových atomů je lehká a obsahuje pouze jeden proton (jde o nejjednodušší izotop vodíku, tzv. protium).

Občas však tento proton doplňuje i neutron, pak jde o tzv. deuterium, tedy atom s jádrem ²H, jenž se od standardního vodíkového atomu liší především vyšší atomovou hmotností. Vědci mohou zkoumat historii různých částí Marsu měřením vzácnosti výskytu těžší varianty vodíku ve srovnání s běžnou lehčí formou.

V atmosféře Marsu je například podle všeho relativně vysoká koncentrace těžkých látek, protože běžný vodík se z ní během miliard let s největší pravděpodobností uvolňuje a uniká do vesmíru.

Někteří vědci se domnívali, že stejným způsobem se toto protium uvolňuje i z horninového marťanského povrchu. Na tuto otázku však zatím neměli jistou odpověď a těch několik úlomků marťanských hornin, které dopadly až na Zemi, jim ji neposkytovalo.

Odpověď skrývají meteority

"Marťanské meteority jsou tajemstvím už dlouho, protože je v nich všechno zakresleno jako v mapě," říká Barnesová. 

Její tým chtěl původně prozkoumat, zda se z marťanské kůry ztrácí protium stejně jako z atmosféry. Za tím účelem analyzoval dva jedinečné meteority, jež byly vymrštěny do vesmíru pradávným nárazem a dopadly na Zemi.

Jeden z nich, jemuž se přezdívá "Černá kráska" pro jeho tmavou barvu, je sloučeninou mnoha hornin z marťanské kůry, z nichž některé pocházejí až z doby před 4,4 miliardy let (Mars přitom existuje asi 4,6 miliardy let). 

Druhý meteorit je starý asi čtyři miliardy let. Oba vykazují známky toho, že od svého vzniku po současnost alespoň jednou zvlhly. 

Právě kvůli jejich stáří, které si vědci ověřili přístrojem pro hyperspektrální snímkování, a kvůli působení vody představují tyto dva meteority podle Barnesové "docela velkou část dějin Marsu".

Při rekonstrukci těchto dějin pak vědecký tým objevil další záhadu: relativní zastoupení obou forem vodíku v marťanské kůře se na rozdíl od atmosféry podle všeho během celých věků nijak neměnilo. 

Následoval průzkum mimozemského pláště

Po tomto objevu se vědci hlouběji zamysleli nad tím, jak mimozemská kůra vlastně funguje. Zatímco na Zemi ustavičným pohybem kontinentů neustále vysává vodu a (a vodík) ze vzduchu a pohřbívá je, marťanská kůra zůstává zmrzlá (téměř mrtvá) a způsobuje krystalizaci uvnitř planety.

Barnesové tým se proto ponořil do vědecké literatury, kde pátral po měření množství vodíku ve vzorcích marťanských hornin, vzniklých pod kůrou v marťanském plášti - tedy ve hmotě podobné lávě, jež tvoří většinu planety. Zaměřili se na lávové kameny a rozdělili je podle složení jejich prvků do dvou kategorií, protože toto složení naznačovalo, že pocházejí ze dvou různých míst v plášti Marsu.

Tyto dvě skupiny hlubinných hornin se lišily také poměrem množství obou vodíkových variant. A když vědci začali prostřednictvím počítačových modelů zjišťovat, jak se obě skupiny těchto hornin mohly spojit, aby vytvořily kůru, našli střední poměr vodíku v podobném množství, jaké naměřili v obou meteoritech z raných dob.

Jinými slovy, obě tyto důkazní řady naznačují, že hluboko uvnitř Marsu se nacházejí dva odlišné typy hornin, které představují zbytky po dvou malých planetkách, jež tuto planetu kdysi utvořily jako špatně namixovaný koktejl.

Tajemství uhlíkatých chondritů

Zbývá otázka, proč je Mars tak skoupý na vodu, když ta vzniká smícháním vodíku s kyslíkem. Podle vědců je důvodů několik. Podle jedné obecné teorie získaly skalnaté planety jako Země a Mars značnou část vody z určitého typu meteoritů známých jako uhlíkaté chondrity.

Chondrity jsou nejstarší známé materiály ve Sluneční soustavě. Jsou to kamenné meteority, které vznikly nahromaděním prachu mateřské mlhoviny – jde tedy o tzv. kosmický sediment. Takřka všechny jsou staré 4,56 miliardy let a představují zhruba 86 procent všech známých meteoritů.

Uhlíkaté chondrity pak obsahují více než 0,2 procenta uhlíku ve formě jednoduchých organických sloučenin. Jsou bohaté na vodu a mají sklon vyvažovat množství obou typů vodíku, proto se střetávají s duální povahou vnitřku Marsu. 

"Uhlíkaté chondrity jsou pro vznik vody určitě důležité, ale pro úplné pochopení tohoto procesu možná samy o sobě nestačí," říká Barnesová. Někteří její kolegové budou nyní pracovat na vývoji počítačových simulací raných dnů Marsu, aby zjistili, jak se planeta zformovala. To by mohlo být vodítko i pro nalezení způsobu vzniku všech skalnatých planet Sluneční soustavy.

Barnesová současně hodlá prostudovat širší škálu marťanských hornin, což by mohlo novou teorii pevněji podložit. "Budeme pokračovat v analýze nových vzorků i dalších meteoritů. Čeká nás spousta práce," dodala pro Popular Science.