Abstract The Mars Science Laboratory (MSL) rover Curiosity has documented a section of fluvio-lacustrine strata at Yellowknife Bay (YKB), an embayment on the floor of Gale crater, approximately 500 m east of the Bradbury landing site. X‑ray diffraction (XRD) data and evolved gas analysis (EGA) data from the CheMin and SAM instruments show that two powdered mudstone samples (named John Klein and Cumberland) drilled from the Sheepbed member of this succession contain up to ~20 wt% clay minerals. A trioctahedral smectite, likely a ferrian saponite, is the only clay mineral phase detected in these samples. Smectites of the two samples exhibit different 001 spacing under the low partial pressures of H2O inside the CheMin instrument (relative humidity <1%). Smectite interlayers in John Klein collapsed sometime between clay mineral formation and the time of analysis to a basal spacing of 10 Å, but largely remain open in the Cumberland sample with a basal spacing of ~13.2 Å. Partial intercalation of Cumberland smectites by metal-hydroxyl groups, a common process in certain pedogenic and lacustrine settings on Earth, is our favored explanation for these differences. The relatively low abundances of olivine and enriched levels of magnetite in the Sheepbed mudstone, when compared with regional basalt compositions derived from orbital data, suggest that clay minerals formed with magnetite in situ via aqueous alteration of olivine. Mass-balance calculations are permissive of such a reaction. Moreover, the Sheepbed mudstone mineral assemblage is consistent with minimal inputs of detrital clay minerals from the crater walls and rim. Early diagenetic fabrics suggest clay mineral formation prior to lithification. Thermodynamic modeling indicates that the production of authigenic magnetite and saponite at surficial temperatures requires a moderate supply of oxidants, allowing circum-neutral pH. The kinetics of olivine alteration suggest the presence of fluids for thousands to hundreds of thousands of years. Mineralogical evidence of the persistence of benign aqueous conditions at YKB for extended periods indicates a potentially habitable environment where life could establish itself. Mediated oxidation of Fe2+ in olivine to Fe3+ in magnetite, and perhaps in smectites provided a potential energy source for organisms.

中文翻译：

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耶洛奈夫湾、盖尔陨石坑、火星粘土矿物的起源和意义

摘要 火星科学实验室 (MSL) 好奇号火星车记录了耶洛奈夫湾 (YKB) 的一段河湖地层，这是位于布拉德伯里着陆点以东约 500 米的盖尔陨石坑底部的一个海湾。来自 CheMin 和 SAM 仪器的 X 射线衍射 (XRD) 数据和逸出气分析 (EGA) 数据表明，从该层序的 Sheepbed 段钻探的两个粉状泥岩样品（名为 John Klein 和 Cumberland）含有高达 ~20 wt%粘土矿物。三八面体绿土，可能是铁皂石，是这些样品中检测到的唯一粘土矿物相。在 CheMin 仪器内的低 H2O 分压下（相对湿度 <1%），两个样品的蒙脱石表现出不同的 001 间距。John Klein 的蒙脱石夹层在粘土矿物形成和分析时间之间的某个时间坍塌至 10 Å 的基础间距，但在 Cumberland 样品中基本保持开放，基础间距约为 13.2 Å。金属羟基对坎伯兰蒙脱石的部分嵌入，这是地球上某些成土和湖泊环境中的常见过程，是我们对这些差异的有利解释。与来自轨道数据的区域玄武岩成分相比，绵羊泥岩中橄榄石的丰度相对较低，而磁铁矿的富集水平表明，粘土矿物是通过橄榄石的水蚀作用原位与磁铁矿形成的。质量平衡计算允许这种反应。而且，绵羊泥岩矿物​​组合与来自火山口壁和边缘的碎屑粘土矿物的最小输入一致。早期成岩构造表明在岩化之前形成了粘土矿物。热力学模型表明，在地表温度下生产自生磁铁矿和皂石需要适量的氧化剂供应，从而使 pH 值保持中性。橄榄石蚀变的动力学表明流体存在数千至数十万年。YKB 良性水环境长期持续存在的矿物学证据表明，这里有一个潜在的宜居环境，生命可以在其中建立。橄榄石中的 Fe2+ 介导氧化为磁铁矿中的 Fe3+，也许在蒙脱石中为生物体提供了潜在的能源。早期成岩构造表明在岩化之前形成了粘土矿物。热力学模型表明，在地表温度下生产自生磁铁矿和皂石需要适量的氧化剂供应，从而使 pH 值保持中性。橄榄石蚀变的动力学表明流体存在数千至数十万年。YKB 良性水环境长期持续存在的矿物学证据表明，这里有一个潜在的宜居环境，生命可以在其中建立。橄榄石中的 Fe2+ 介导氧化为磁铁矿中的 Fe3+，也许在蒙脱石中为生物体提供了潜在的能源。早期成岩构造表明在岩化之前形成了粘土矿物。热力学模型表明，在地表温度下生产自生磁铁矿和皂石需要适量的氧化剂供应，从而使 pH 值保持中性。橄榄石蚀变的动力学表明流体存在数千至数十万年。YKB 良性水环境长期持续存在的矿物学证据表明，这里有一个潜在的宜居环境，生命可以在其中建立。橄榄石中的 Fe2+ 介导氧化为磁铁矿中的 Fe3+，也许在蒙脱石中为生物体提供了潜在的能源。热力学模型表明，在地表温度下生产自生磁铁矿和皂石需要适量的氧化剂供应，从而使 pH 值保持中性。橄榄石蚀变的动力学表明流体存在数千至数十万年。YKB 良性水环境长期持续存在的矿物学证据表明，这里有一个潜在的宜居环境，生命可以在其中建立。橄榄石中的 Fe2+ 介导氧化为磁铁矿中的 Fe3+，也许在蒙脱石中为生物体提供了潜在的能源。热力学模型表明，在地表温度下生产自生磁铁矿和皂石需要适量的氧化剂供应，从而使 pH 值保持中性。橄榄石蚀变的动力学表明流体存在数千至数十万年。YKB 良性水环境长期持续存在的矿物学证据表明，这里有一个潜在的宜居环境，生命可以在其中建立。橄榄石中的 Fe2+ 介导氧化为磁铁矿中的 Fe3+，也许在蒙脱石中为生物体提供了潜在的能源。YKB 良性水环境长期持续存在的矿物学证据表明，这里有一个潜在的宜居环境，生命可以在其中建立。橄榄石中的 Fe2+ 介导氧化为磁铁矿中的 Fe3+，也许在蒙脱石中为生物体提供了潜在的能源。YKB 良性水环境长期持续存在的矿物学证据表明，这里有一个潜在的宜居环境，生命可以在其中建立。橄榄石中的 Fe2+ 介导氧化为磁铁矿中的 Fe3+，也许在蒙脱石中为生物体提供了潜在的能源。