Železité konkrece: Magnetické otisky dávné historie na Zemi i Marsu

Výzkum ukázal, že tyto útvary obsahují různé magnetické složky s odlišnou orientací, což naznačuje, že během svého dlouhodobého vývoje postupně zaznamenávaly změny zemského magnetického pole. Tento objev přináší nejen pohled na geologické procesy na Zemi, ale má význam i pro pochopení podobných struktur nalezených na Marsu.

Co nám prozradily kuličky z Utahu?

Výzkumný tým využil širokou škálu metod k analýze utahských konkrecí. 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. Vědci objevili, že konkrece obsahují více magnetických složek s různými směry, což lze vysvětlit třemi způsoby:

● Konkrece mohly během svého dlouhého vývoje postupně zaznamenávat změny směru zemského magnetického pole.

● Jejich magnetické vlastnosti se mohly změnit působením chemických procesů po jejich vzniku.

● Mohlo jít o kombinaci obou procesů spolu s fyzickým zvětráváním a diagenezí (přeměnou horniny po uložení sedimentu).

„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.

Co to znamená pro výzkum Marsu?

„Na Marsu objevil rover Opportunity v roce 2004 podobné železité konkrece, kterým se pro jejich tvar a velikost začalo přezdívat ‚borůvky‘,“ vysvětluje spoluautor studie, docent Günther Kletetschka z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy. „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.“

Musíme být ale opatrní při srovnávání Země a Marsu. 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

• 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.

Shrnutí: Od malých konkrecí k velkým objevům

Výzkum železitých konkrecí přináší překvapivé zjištění o minulosti naší planety i Marsu. Tyto drobné kulovité útvary v sobě ukrývají mnohem více informací, než by se na první pohled mohlo zdát. Jejich složení a magnetické vlastnosti na Zemi zaznamenávají změny prostředí v průběhu milionů let, což vědcům pomáhá rekonstruovat vývoj geologických procesů a změny magnetického pole naší planety.

Podobné útvary, kterým se pro jejich vzhled přezdívá „borůvky“, byly objeveny i na Marsu. Jejich přítomnost může obsahovat důkazy o tom, že na rudé planetě kdysi existovala voda. Navíc by v sobě mohly uchovávat záznamy o dávném marsovském magnetickém poli a pomoci nám tak lépe pochopit podmínky, které na této planetě v minulosti panovaly.

I když musíme být při srovnávání pozemských a marsovských konkrecí opatrní - podmínky na obou planetách se totiž výrazně liší - jejich studium nám otevírá fascinující pohled do historie dvou světů. Podrobné výsledky výzkumu najdete v odborném článku, který je volně dostupný.

Smrcinova, L., Kletetschka, G. Navajo Sandstone concretions record extended magnetic chronology. Sci Rep 15, 4204 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-88029-w