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Wiens RC, Udry A, Beyssac O, Quantin-Nataf C, Mangold N, Cousin A, Mandon L, Bosak T, Forni O, McLennan SM, Sautter V, Brown A, Benzerara K, Johnson JR, Mayhew L, Maurice S, Anderson RB, Clegg SM, Crumpler L, Gabriel TSJ, Gasda P, Hall J, Horgan BHN, Kah L, Legett C, Madariaga JM, Meslin PY, Ollila AM, Poulet F, Royer C, Sharma SK, Siljeström S, Simon JI, Acosta-Maeda TE, Alvarez-Llamas C, Angel SM, Arana G, Beck P, Bernard S, Bertrand T, Bousquet B, Castro K, Chide B, Clavé E, Cloutis E, Connell S, Dehouck E, Dromart G, Fischer W, Fouchet T, Francis R, Frydenvang J, Gasnault O, Gibbons E, Gupta S, Hausrath EM, Jacob X, Kalucha H, Kelly E, Knutsen E, Lanza N, Laserna J, Lasue J, Le Mouélic S, Leveille R, Lopez Reyes G, Lorenz R, Manrique JA, Martinez-Frias J, McConnochie T, Melikechi N, Mimoun D, Montmessin F, Moros J, Murdoch N, Pilleri P, Pilorget C, Pinet P, Rapin W, Rull F, Schröder S, Shuster DL, Smith RJ, Stott AE, Tarnas J, Turenne N, Veneranda M, Vogt DS, Weiss BP, Willis P, Stack KM, Williford KH, Farley KA. Compositionally and density stratified igneous terrain in Jezero crater, Mars. Sci Adv 2022; 8:eabo3399. [PMID: 36007007 PMCID: PMC9410274 DOI: 10.1126/sciadv.abo3399] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/07/2022] [Accepted: 05/31/2022] [Indexed: 06/15/2023]
Abstract
Before Perseverance, Jezero crater's floor was variably hypothesized to have a lacustrine, lava, volcanic airfall, or aeolian origin. SuperCam observations in the first 286 Mars days on Mars revealed a volcanic and intrusive terrain with compositional and density stratification. The dominant lithology along the traverse is basaltic, with plagioclase enrichment in stratigraphically higher locations. Stratigraphically lower, layered rocks are richer in normative pyroxene. The lowest observed unit has the highest inferred density and is olivine-rich with coarse (1.5 millimeters) euhedral, relatively unweathered grains, suggesting a cumulate origin. This is the first martian cumulate and shows similarities to martian meteorites, which also express olivine disequilibrium. Alteration materials including carbonates, sulfates, perchlorates, hydrated silicates, and iron oxides are pervasive but low in abundance, suggesting relatively brief lacustrine conditions. Orbital observations link the Jezero floor lithology to the broader Nili-Syrtis region, suggesting that density-driven compositional stratification is a regional characteristic.
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Affiliation(s)
- Roger C. Wiens
- Space and Planetary Exploration Team, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
| | - Arya Udry
- Department of Geoscience, University of Nevada Las Vegas, Las Vegas, NV, USA
| | - Olivier Beyssac
- Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie, CNRS, Sorbonne Université, Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris, France
| | - Cathy Quantin-Nataf
- Laboratoire de Géologie de Lyon, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon1, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Université Jean Monnet Saint Etienne, CNRS, Villeurbanne, France
| | - Nicolas Mangold
- Laboratoire de Planétologie et Géosciences, CNRS UMR 6112, Nantes Université, Université d’Angers, Université du Mans, Nantes, France
| | - Agnès Cousin
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | - Lucia Mandon
- Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique, Observatoire de Paris-PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris Cité, Meudon, France
| | - Tanja Bosak
- Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA
| | - Olivier Forni
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | | | - Violaine Sautter
- Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie, CNRS, Sorbonne Université, Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris, France
| | | | - Karim Benzerara
- Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie, CNRS, Sorbonne Université, Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris, France
| | - Jeffrey R. Johnson
- Space Exploration Sector, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, MD, USA
| | - Lisa Mayhew
- Department of Geological Sciences, University of Colorado, Boulder, CO, USA
| | - Sylvestre Maurice
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | - Ryan B. Anderson
- U.S. Geological Survey Astrogeology Science Center, Flagstaff, AZ, USA
| | - Samuel M. Clegg
- Space and Planetary Exploration Team, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
| | - Larry Crumpler
- New Mexico Museum of Natural History, Albuquerque, NM, USA
| | | | - Patrick Gasda
- Space and Planetary Exploration Team, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
| | - James Hall
- Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA
| | - Briony H. N. Horgan
- Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Purdue University, West Lafayette, IN, USA
| | - Linda Kah
- Earth and Planetary Sciences, University of Tennessee, Knoxville, TN, USA
| | - Carey Legett
- Space and Planetary Exploration Team, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
| | | | - Pierre-Yves Meslin
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | - Ann M. Ollila
- Space and Planetary Exploration Team, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
| | - Francois Poulet
- Institut d’Astrophysique Spatiale, CNRS, Univ. Paris-Saclay, Orsay, France
| | - Clement Royer
- Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique, Observatoire de Paris-PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris Cité, Meudon, France
| | | | | | - Justin I. Simon
- Center for Isotope Cosmochemistry and Geochronology, NASA Johnson Space Center, Houston, TX, USA
| | | | | | - S. Michael Angel
- Department of Chemistry and Biochemistry, University of South Carolina, Columbia, SC, USA
| | - Gorka Arana
- University of Basque Country, UPV/EHU, Leioa, Bilbao, Spain
| | - Pierre Beck
- Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble, CNRS, Université Grenoble Alpes, Grenoble, France
| | - Sylvain Bernard
- Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie, CNRS, Sorbonne Université, Muséum National d’Histoire Naturelle, Paris, France
| | - Tanguy Bertrand
- Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique, Observatoire de Paris-PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris Cité, Meudon, France
| | - Bruno Bousquet
- Centre Lasers Intenses et Applications, CNRS, CEA, Université de Bordeaux, Bordeaux, France
| | - Kepa Castro
- University of Basque Country, UPV/EHU, Leioa, Bilbao, Spain
| | - Baptiste Chide
- Space and Planetary Exploration Team, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
| | - Elise Clavé
- Centre Lasers Intenses et Applications, CNRS, CEA, Université de Bordeaux, Bordeaux, France
| | - Ed Cloutis
- University of Winnipeg, Winnipeg, MB, Canada
| | | | - Erwin Dehouck
- Laboratoire de Géologie de Lyon, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon1, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Université Jean Monnet Saint Etienne, CNRS, Villeurbanne, France
| | - Gilles Dromart
- Laboratoire de Géologie de Lyon, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon1, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Université Jean Monnet Saint Etienne, CNRS, Villeurbanne, France
| | | | - Thierry Fouchet
- Laboratoire d’Etudes Spatiales et d’Instrumentation en Astrophysique, Observatoire de Paris-PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université de Paris Cité, Meudon, France
| | - Raymond Francis
- Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA
| | | | - Olivier Gasnault
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | | | - Sanjeev Gupta
- Department of Earth Science and Engineering, Imperial College London, London, UK
| | | | - Xavier Jacob
- Institut de Mécanique des Fluides, Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, Institut National Polytechnique de Toulouse, Toulouse, France
| | | | - Evan Kelly
- University of Hawai‘i, Honolulu, HI, USA
| | - Elise Knutsen
- Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales, CNRS, Université Saint-Quentin-en-Yvelines, Université Paris Saclay, Sorbonne Université, Guyancourt, France
| | - Nina Lanza
- Space and Planetary Exploration Team, Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, USA
| | | | - Jeremie Lasue
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | - Stéphane Le Mouélic
- Laboratoire de Planétologie et Géosciences, CNRS UMR 6112, Nantes Université, Université d’Angers, Université du Mans, Nantes, France
| | | | | | - Ralph Lorenz
- Space Exploration Sector, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, MD, USA
| | | | | | | | - Noureddine Melikechi
- Department of Physics and Applied Physics, Kennedy College of Sciences, University of Massachusetts, Lowell, MA, USA
| | - David Mimoun
- Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO), Université de Toulouse, Toulouse, France
| | - Franck Montmessin
- Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales, CNRS, Université Saint-Quentin-en-Yvelines, Université Paris Saclay, Sorbonne Université, Guyancourt, France
| | | | - Naomi Murdoch
- Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO), Université de Toulouse, Toulouse, France
| | - Paolo Pilleri
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | - Cedric Pilorget
- Institut d’Astrophysique Spatiale, CNRS, Univ. Paris-Saclay, Orsay, France
| | - Patrick Pinet
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | - William Rapin
- Institut de Recherche en Astrophysique et Planetologie (IRAP), Université de Toulouse 3 Paul Sabatier, UPS, CNRS, CNES, Toulouse, France
| | - Fernando Rull
- Research Group ERICA, Universidad de Valladolid, Valladolid, Spain
| | - Susanne Schröder
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Institute of Optical Sensor Systems, Berlin, Germany
| | - David L. Shuster
- Department of Earth and Planetary Science, University of California, Berkeley, CA, USA
| | | | - Alexander E. Stott
- Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace (ISAE-SUPAERO), Université de Toulouse, Toulouse, France
| | - Jesse Tarnas
- Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA
| | | | - Marco Veneranda
- Research Group ERICA, Universidad de Valladolid, Valladolid, Spain
| | - David S. Vogt
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Institute of Optical Sensor Systems, Berlin, Germany
| | - Benjamin P. Weiss
- Earth, Atmospheric, and Planetary Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA, USA
| | - Peter Willis
- Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA
| | - Kathryn M. Stack
- Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA
| | - Kenneth H. Williford
- Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA
- Blue Marble Space Institute of Science, Seattle, WA, USA
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