В течение 14 месяцев, которые марсоход Curiosity уже провел на красной планете, он спел проанализировать образцы почвы, провести бурение камней, облучить образцы лазером, рентгеновскими лучами, альфа-частицами. Curiosity – это наиболее совершенный набор инструментов, когда-либо доставлявшихся на другую планету. Поэтому неудивительно, что сейчас начинают публиковаться результаты только его первых шагов. Так, уже выяснилось, что молодой Марс мог поддерживать микробную жизнь, а в его почве найдено заметное количество воды.

Несмотря на то, что главная задача аппарата – поиск жизни и ее признаков на Марсе, Curiosity должен изучить геологическую историю планеты и безотносительно жизни. Так, в самом начале пути он сделал остановку, чтобы изучить интересный камень и заодно проверить свои инструменты. Этому посвящена одна из пяти публикаций по результатам работы аппарата в течение ста первых марсианских дней, опубликованных в журнале Science. «Представленные результаты выходят далеко за рамки вопроса обитаемости, – говорит сотрудник Калтеха Джон Гротцингер. – Curiosity также имеет задачи по глубокому изучению и характеристике геологических условий и атмосферы планеты. За счет этого мы планируем уяснить основные физические и химические свойства твердых планет, разобраться, чем они отличаются и чем схожи».

В статье, первым автором которой является другой профессор Калтеха Эдвард Столпер, описывается полуметровый камень «Джек М», названный так в честь ведущего инженера по наземным работам Джека Матиевича, скончавшегося через две недели после примарсения Curiosity. Похожий на пирамиду камень был обнаружен марсоходом через несколько недель после начала работы, на пути к горе Шарп. Простое рассмотрение камня с помощью оптической камеры показало, что речь идет о мелкопористом базальтовом камне, образовавшемся при остывании магмы у поверхности планеты. Камень практически чист от пыли и в нем не было замечено вкраплений разных минералов, из чего был сделан вывод, что он имеет однородную структуру.

Камень был выдран для его анализа сразу двумя инструментами – спектрометром, бомбардирующим образец альфа-частицами, и спектральной камерой ChemCam. Оба инструмента используются для анализа химического состава образцов. Приборы эти планировалось проверить, сравнив их результаты. Альфа-спектрометр, однако, сразу показал странный результат. Химический состав камня оказался отличным от тех, которые до этого на Марсе анализировали аппараты Spirit и Opportunity и от метеоритов вулканического происхождения, найденных на Земле. Джейк М оказался очень богатым натрием и калием, щелочными металлами. В результате хотя камень сильно отличается от марсианских камней, он очень похож на редкий тип магмовых минералов Земли – муджиэрит. Это редкий минерал, который находят на океанических островах и прибрежных зонах континентах.

«Мы сразу поняли, что хотя на Марсе никогда не находились такие камни, они редки, но известны на Земле, – говорит Столпер. – На самом деле, найди мы этот камень на Земле, мы вряд ли смогли бы быстро сказать, что он имеет внеземное происхождение. Вместе с тем, это очень редкие для нашей планеты камни. Если бы мы изучали нашу планету, как мы изучаем Марс, и посадили наш ровер в случайном месте, мы бы имели мизерный шанс найти такой камень на расстоянии нескольких сотен метров от места посадки». На Земле и на Марсе потоки магмы образуются при частичном плавлении камней глубоко в мантии. Скорее всего образование Джейка М шло также, как подобных камней на Земле. Плавление камня сопровождается кристаллизацией части его вещества. Остаток, имеющий плотность либо выше, либо ниже, чем у окружающей магмы, соответственно опускается вниз или поднимается вверх. Поднимаясь выше к поверхности, он постепенно остывал. Дальнейшая кристаллизация разных веществ, составляющих камень, с разной скоростью, привела к изменению химического состава того камня, который в результате добрался до поверхности в полностью твердом состоянии.

Моделирование условий образования камня Джейк М показало, что ему требовалось давление в несколько килобар, которое достигается на глубине в несколько десятков километров под поверхностью Марса. Проведенная с земными муджиэритами также указало на богатство марсианской магмы водой. Поскольку считается, что магма молодого Марса была богаче щелочными металлами, чем земная, не стоит удивляться появлению соответствующих минералов. На самом деле, изучение таких минералов на Марсе может помочь в изучении процессов, приводивших к появлению экзотических минералов на Земле. Сохранение минералов на Марсе, давно лишенном потоков воды и плотной атмосферы, позволяет увидеть их такими, какими они образовались миллиарды лет назад. На Земле это недоступно. Изучение подножия горы Шарпа, содержащее сведения о геологической истории Марса за счет накопления отложений различного возраста, может показать, насколько щелочные магмовые породы типичны для Марса.