Kaolinit na Marsu

Spolu s dalšími jílovými minerály nalezneme kaolinit v celé řadě pozemských hornin utvářených zvětrávacími a sedimentárními procesy. Běžně také vzniká při půdotvorných procesech. Vždy však ke svému vzniku potřebuje vodu, ať již meteorickou (srážkovou), nebo obíhající v hlubších patrech zemské kůry. To, zda vznikne kaolinit, nebo jiný hydratovaný vrstevnatý hlinitokřemičitan, ovlivňuje řada faktorů: mineralogické složení původní horniny, geochemické podmínky prostředí, podnebí a řada dalších.

Kde je voda…

V pozemských podmínkách nahrazuje kaolinit živce, hojně přítomné v magmatických horninách typu granitů, ale též v některých metamorfitech (ortorulách) nebo sedimentárních horninách (arkózách či drobách). Pro úspěšnou přeměnu živce na kaolinit potřebujeme příhodné podmínky: vlhké a teplé klima (tropy), kyselou povahu roztoků (nízké pH) a intenzivní promývání zvětrávacího profilu kvůli odnosu alkálií.

Pokud tedy v pozemském geologickém prostředí nacházíme kaolinit či další jílové minerály tvořící nezpevněné jíly nebo horniny zvané jílovce, vždy nám dokládají přítomnost a účinky vody při jejich vzniku. A to je nesmírně důležitá informace jak při výzkumu povrchů planet a jejich horninového složení, tak při hledání možných důkazů dřívějšího (či snad dokonce ještě existujícího) života třeba na Marsu.

Stopy života v minerálech

Při hledání stop prokazujících přítomnost života na mimozemských tělesech pomáhají tzv. biomarkery. Jedná se o stopové organické sloučeniny s charakteristickou strukturou, které vznikají výhradně činností živých organismů a jejich syntézou. Biomarkery tvoří „zbytkový“ záznam o existenci svých nositelů i o charakteru prostředí, v němž žili.

Stabilita organických látek je však v pozemském geologickém prostředí omezená, protože většina organické hmoty i biomarkerů se nakonec působením oxidačních podmínek rozloží. V pozemských podmínkách se organická hmota může uchovat jen v naprosto výjimečných podmínkách. Mezi ty ojedinělé případy patří uchování biomarkerů uzavřením v minerálech. Kvůli své vrstevnaté struktuře se k tomu hodí právě například jílové minerály nebo též některé chemogenní minerály (např. halit nebo sádrovec) vznikající vysrážením z přesycených slaných roztoků v sedimentárních pánvích.

Mimozemský kaolinit

Mohly však podobné jevy nastat i na Marsu? Přítomnost minerálů ze skupiny kaolinitu by v tamním prostředí představovala výjimečnou geochemickou anomálii jak kvůli nezbytným podmínkám vzniku, tak kvůli možným procesům. Dle dosud známých dat převládají na povrchu Marsu tmavé, tzv. mafické horniny, obsahující hlavně Fe-Mg křemičitany (olivín, pyroxeny ad.). Jejich zvětráváním za účasti vody však vznikají jiné typy vrstevnatých hlinitokřemičitanů – zejména Fe-Mg smektity, jež také máme z marsovského povrchu doloženy. Přesto se na povrchu rudé planety podařilo kaolinit jednoznačně identifikovat. Tato skutečnost prokazuje existenci naprosto výjimečných geochemických a možná i klimatických podmínek v marsovské historii.

Nejčastěji se kaolinit vyskytuje jako součást horninových formací složených převážně z jílů, odkrytých například ve Valles Marineris nebo Mawrth Vallis. Na obou lokalitách se relativně tenké vrstvy obohacené kaolinitem překrývají vrstvy Fe-Mg smektitů, a jsou proto s ohledem na superpozici považovány za mladší. Zatím nevíme mnoho o povaze procesů vedoucích ke vzniku této výjimečné minerální asociace, ale muselo k tomu dojít v době, kdy Mars nebyl tak vyprahlý jako dnes. Nabízí se vysvětlení, že původní horniny (sedimenty nebo sopečné vyvrženiny mafického složení) se nejprve přeměnily na smektity a následným vyluhováním hořčíku a železa v povrchových vrstvách zůstaly pouze minerály bohaté na hliník.

Podobný sled procesů a vrstev nacházíme při dlouhodobém povrchovém zvětrávání v teplém a vlhkém klimatu, ale rovněž i při přeměně sedimentárních vrstev v jezerním prostředí působením kyselých nebo slaných vod. Na dalších místech marsovského povrchu, například v kráteru Cross v oblasti Terra Sirenum, byly zjištěny důkazy možného zapojení hydrotermálních procesů. Opět v analogii k podobným pozemským výskytům vznikal v takovém prostředí výšeteplotní polytyp kaolinitu – dickit – spolu s amorfní křemitou hmotou (opálem) a sírany (jarositem nebo alunitem).

O přítomnosti kaolinitu na dalších tělesech Sluneční soustavy i mimo ni můžeme jen spekulovat, protože nám chybí jednoznačné důkazy. Vždy je třeba mít na paměti, že pátrání po přítomnosti vody na vesmírných tělesech jde ruku v ruce s hledáním minerálů, které vodu (nebo hydroxylovou skupinu) obsahují. Pokud naopak dokážeme detekovat vodu v kapalném skupenství v kontaktu s horninami bohatými na živce, kaolinit s největší pravděpodobností najdeme také.

Za dalšími objevy

První přímá pozorování kaolinitu na povrchu Marsu máme možná za dveřmi. Rover Perseverance totiž na své cestě po dně kráteru Jezero narazil na řadu menších kamenů, u kterých se zdá, že došlo k jejich přemístění vodou. První spektroskopické rozbory naznačily, že tyto kameny obsahují hydratované hlinitokřemičitany; kaolinit je jedním z hlavních podezřelých. Pokud se tyto výsledky potvrdí, půjde o jedny z nejvíce vodou alterovaných hornin, které jsme na Marsu doposud mohli studovat zblízka.