52 образца кварца и силанол вместо опала: учёные нашли способ искать воду там, где её не ждали

Международная группа учёных предложила инновационный подход к обнаружению следов воды в минералах за пределами Земли, используя Рамановскую спектроскопию. Этот метод, уже применяемый в космических миссиях, может стать ключевым инструментом в астробиологии, позволяя искать не только воду, но и органические соединения в инопланетных породах.

Традиционно наличие воды в геологическом прошлом планет связывали с опаловыми минералами, сохраняющими внутрикристаллическую влагу. Однако новое исследование показало, что кварц, один из самых распространённых минералов в Солнечной системе, способен «записывать» историю водных взаимодействий через структурные дефекты — силанольные группы. Эти гидроксильные молекулы, встраивающиеся в кристаллическую решётку, выступают своего рода маркерами, указывающими на контакт минерала с водой миллионы лет назад.

Учёные проанализировали 71 образец кремнезёма, включая драгоценные камни и различные типы горных пород. В 52 экземплярах кварца был обнаружен силанол, причём его концентрация напрямую зависела от структуры минерала. Наибольшее содержание Si-OH выявили в микрокристаллическом кварце и образцах, где кремнезём замещал другие минералы. Напротив, макрокристаллические разновидности содержали минимальное количество силанола, что подтвердили с помощью параметра Silprop, разработанного для количественной оценки таких включений.

Особый интерес вызвали образцы, где силанол сочетался с углеродистыми материалами. Это открытие предполагает, что Рамановская спектроскопия способна одновременно обнаруживать как воду, так и органику — два критических компонента для возникновения жизни. Метод, не разрушающий образцы, идеально подходит для анализа ценных геологических материалов, включая метеориты и породы, доставленные с других планет.

Учитывая, что Рамановские спектрометры уже установлены на марсоходах Perseverance и Rosalind Franklin, а также планируются к использованию в предстоящих миссиях к спутникам Юпитера и Сатурна, технология может кардинально изменить подход к поиску обитаемых зон. В отличие от опала, кварц распространён гораздо шире, что позволяет расширить области исследования. Например, древние отложения на Марсе или ледяные щиты Энцелада теперь могут быть проанализированы на предмет «водных следов» даже в отсутствие видимых минеральных изменений.

Перспективы метода не ограничиваются Солнечной системой. Спектроскопический анализ экзопланетных пород, проводимый с помощью телескопов следующего поколения, может включать поиск силанольных признаков как индикаторов потенциальной обитаемости. Сочетание воды и органики, зафиксированное в одном минерале, приближает к ответу на вопрос, существует ли жизнь за пределами Земли.

 Источник: PubMed