Magnetické otisky dávné historie Země i Marsu

Výzkum Lucie Smrčinové a Günthera Kletetschky z Ústavu hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky PřF UK ukázal, že tyto železité útvary o velikosti od několika milimetrů až po několik centimetrů obsahují různé magnetické složky s odlišnou orientací, což naznačuje, že během svého dlouhodobého vývoje postupně zaznamenávaly změny zemského magnetického pole.

Výzkumný tým využil k jejich analýze širokou škálu metod. Pomocí demagnetizačních testů, chemických analýz a počítačového modelování zjistili, že hlavním magnetickým minerálem v konkrecích je krevel neboli hematit (Fe₂O₃). Jeho přítomnost potvrdili zahřátím vzorků na 700 °C – teplotu, při které hematit ztrácí svou magnetickou paměť. 

Podle vědců je pravděpodobné, že výskyt magnetických složek s různou orientací souvisí se změnami směru zemského magnetického pole. Magnetické vlastnosti se nicméně mohly změnit i působením chemických procesů po jejich vzniku.

"Když jsme konkrece prozkoumali elektronovým mikroskopem, odhalili jsme jejich zajímavou dvoufázovou strukturu," vysvětluje hlavní autorka studie, geoložka z Přírodovědecké fakulty UK Lucie Smrčinová. "Drobné krystaly hematitu (10–20 μm) jsou zasazeny v základní hmotě tvořené goethitem (FeO(OH)) – železitým minerálem běžným v půdách a zvětralých horninách, který se časem může přeměnit na hematit." 

Tento dvoufázová struktura naznačuje, že konkrece vznikaly ve dvou krocích: nejprve se rychle vysrážely železité hydroxidy (z podzemní vody bohaté na železo) a následně prošly dlouhodobou mineralogickou přeměnou na hematit. Tento proces mohl v konkrecích uchovat otisky změn magnetického pole v průběhu milionů let.

Význam výzkumu se ovšem neomezuje jen na naši planetu, ale může přispět také k pochopení geologických procesů na čtvrté planetě Sluneční soustavy - Marsu. "Na Marsu objevil rover Oportunity v roce 2004 podobné železité konkrece, kterým se pro jejich tvar a velikost začalo přezdívat 'borůvky'," vysvětluje spoluautor studie, docent Günther Kletetschka. "Tyto marsovské kuličky jsou, stejně jako ty pozemské, tvořeny převážně hematitem. To je velmi zajímavé zjištění, protože přítomnost hematitu na Marsu naznačuje, že v místě jejich vzniku mohla být kdysi kapalná voda."

Při srovnávání Země a Marsu je však třeba opatrnosti. Podmínky na rudé planetě jsou totiž výrazně odlišné: panují zde mnohem nižší teploty, voda má jinou chemii a kyselost (pH), v době vzniku konkrecí zde chybělo silné magnetické pole, zvětrávací procesy probíhají jinak než na Zemi. I když je přímé srovnání pozemských a marsovských konkrecí složité, pokračující výzkum na obou planetách nám může přinést důležité odpovědi. Vědci plánují provést nové paleomagnetické analýzy pozemských konkrecí, přesnější datování jejich stáří a detailní studium procesu, jakým konkrece uchovávají magnetické záznamy. Tyto výzkumy nám pomohou lépe pochopit, jak spolehlivě konkrece zachycují informace o dávné minulosti. Získané poznatky by pak mohly pomoci při vývoji metod pro studium marsovských "borůvek" – a tím i k rekonstrukci podmínek, které kdysi panovaly na rudé planetě.