Защо кратерът Jezero е най-вълнуващото място на Марс

Когато марсоходът Perseverance на НАСА кацне на Марс тази седмица, той ще започне едно от най-амбициозните научни начинания, които можете да си представите: търсене на доказателства, че животът някога е еволюирал в извънземен свят. Учените са доста сигурни, че сега на Марс няма нищо живо, но смятат, че може да е имало в един момент от историята на планетата – и марсоходът посещава място, наречено кратерът Jezero, за да научи Повече ▼.

Може би сте чували, че постоянството е търсене на следи от древен животи може дори да сте чули, че се насочва към Jezero, защото това е основна цел в това търсене.

Но защо учените са толкова заинтересовани да отидат на това конкретно място? Как предполагате къде може да е еволюирал животът преди милиони или милиарди години, на чужда планета? Какво прави Jezero толкова специален?

Говорихме с експерт по геология на Марс, Кейти Стак Морган от Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, за да разберем.

Ловът за живот е в ход

Основната привлекателност на кратера Jezero е близкото делта находище. Преди милиони години на повърхността на Марс е имало изобилие от течна вода и пейзажът е бил осеян с реки и долини. Това означава, че кратери като Jezero се пълнят с вода и когато водата се влива в кратера от река, тя образува делта, сравнима с делтата на Мисисипи на Земята.

Делтите са невероятни цели за търсене на признаци на живот, както защото осигуряват удобно среда за възникване на живот и защото те концентрират органична материя по начин, който улеснява откривам.

Въпреки това, като основно всеки аспект от изследването на Марс, не е толкова просто като намирането на структура, която прилича на делта, и преследването през нея. Това е така, защото е трудно да се разкаже историята на водата на планета, която сега е толкова суха.

Когато разглеждаме индикаторите, че някога е имало вода, „въпросът, който имаме, е: тази вода беше ли там дълго време?“ Стак Морган обясни. За да се създадат условия, благоприятстващи появата на живота, както го разбираме, най-добрите условия биха били топли, плитки води, които остават хиляди години или повече. Кратко наводнение от вода, която бързо се изпарява, няма да го отреже.

Стак Морган сравни тази ситуация с място в нейния щат, Долината на смъртта в Калифорния. Там е предимно сухо, но понякога вали – и когато това се случи, водата се задържа в басейни за няколко дни и може да образува структури, наречени алувиални вентилатори, преди да се изпари.

След като цялата вода се изпари, алувиалните ветрилни отлагания изглеждат много като делта отлагания. Но те се образуват от периоди на вода на повърхността, които са твърде кратки, за да поддържат появата на живот. Така че това е големият въпрос: когато видим тези форми на ветрило на Марс, делта ли са или алувиални ветрила?

Тук идва тайното оръжие на Jezero. Кратерът има изходяща долина, дълбок каньон, издълбан от вода, изтичаща от кратера, след като се е напълнил и прелял. Поради наличието на тази изходяща долина, изследователите могат да бъдат уверени, че не е имало просто малко вода в Jezero: Имаше достатъчно кратерът да се напълни и излишната вода да си пробие път навън за дълъг период от време.

„Това прави Jezero толкова вълнуващо за нас“, каза Стак Морган. „Тъй като в допълнение към това, което смятаме за делта, имаме и неоспорими доказателства, че там е имало езеро, защото имаме изходната долина.“

Тази изходна долина е особена рядкост. На Марс има много други кратери с нещо, което изглежда като делта, като кратера Гейл, където изследва марсоходът Curiosity, но те нямат изходи. В резултат на това изследователите никога не могат да бъдат напълно сигурни, че това, което виждат, наистина е индикация за наличие на вода за дълго време.

За разлика от това, в Jezero изследователите могат да бъдат уверени, че кратерът се е напълнил с вода и е прелял и че е имал вода за това, което се нарича геологично значим период от време. Когато се стигна до задачата да се избере място за кацане за Perseverance, „тази добавена сигурност е това, което помогна на Jezero да премине финалната линия“, каза Стак Морган.

Perseverance има за цел да кацне точно пред тази делта, за да започне да търси признаци на живот.

Знаци в скалите

Ако Perseverance открие доказателства, че някога е имало живот на Марс, е малко вероятно да изглежда като пълен фосил на сложен организъм като трилобит. Животът на планетата може никога да не е напреднал толкова далеч в своята еволюция. Вместо това, доказателствата за живот най-вероятно ще бъдат под формата на фосилизиран лист от бактерии, наречен микробна подложка.

„Микробите са способни да оставят след себе си знаци, които са по-големи от микроскопични“, обясни Стак Морган. „Това е едно от страхотните неща за тях.“

Открихме сравними вкаменени микробни подложки на Земята, които образуват отличителни форми в скалите в слоевете между утайките. Има други, неорганични начини, по които тези форми могат да се образуват, така че не е лесно да се каже дали дадена форма е създадена специално от живота. Но чрез разглеждане на улики като дебелината на различни слоеве над и под потенциалната подложка и дали те съответстват спрямо това, което би се очаквало от физическите условия, геолозите могат да направят извод дали те вероятно са били създадени от живота форми.

„Ако трябваше да намерим с Perseverance завладяващ кандидат за фосилизирана микробна подложка, с органични вещества, редуващи се в различни слоеве, с минерали като силициев диоксид или желязо, минерали, които ние знам, че микробите обичат да използват в своите жизнени процеси и метаболизъм и видяхме, че се редуват по начин, който иначе не се очакваше, тогава бих била щастлива“, каза тя, преди да коригира себе си. „Не просто щастлив, това би било подценяването на века! Щях да се чувствам сякаш сме открили признак на древен живот на Марс.

Карбонатна мистерия

Делтата не е единственото място, където Perseverance ще търси живот. Друга особеност в близост до мястото за кацане на Perseverance са находища на карбонатни минерали, които са идентифицирани от орбита. Тези соли се образуват от реакции на въглероден диоксид в атмосферата и вода на повърхността.

„Има места на Земята, където това се случва, като Бахамските острови“, обясни Стак Морган. „Когато мислите за Бахамските острови, това са топли, плитки води, гъмжащи от рифов живот. И макар да не знаем, че е имало рифове на Марс, има подобен интерес към карбонатите като астробиологична цел, защото ако карбонатите се образуват във вода, това е убедително поддържащ живота.” Наличието на карбонати предполага, че водата, която е била в кратера Jezero, не е била твърде кисела и може да е била удобна среда за процъфтяване на живот.

Не само това, но карбонатите също са отлични за запазване на признаци на живот. Така че преследването на тези находища е чудесно място за търсене на древен живот, но има и друг геоложки въпрос. Атмосферата на Марс се състои основно от въглероден диоксид и е била по-дебела, отколкото е днес, и знаем, че някога е имало изобилие от течна вода на повърхността. Но отлаганията на карбонат на повърхността са редки. „Така че имаше този въпрос къде са всички карбонати?“ - каза Стак Морган. „Ако някога сме имали тази по-дебела, богата на CO2 атмосфера, има този липсващ въпрос за карбонатите.“

Намирането на отговори на този въпрос може да ни помогне да разберем историята на марсианския климат. „Ние изучаваме карбонатите тук на Земята, за да открием неща като: било е топло или студено през протерозоя преди 3 милиарда години? Карбонатите са наистина добри в запазването на климатичните сигнали“, каза тя. „Така че карбонатите са наистина вълнуващи за нас, както от гледна точка на астробиологията, така и от връзката им с живота, но също и като регистратори на еволюцията на древния климат на Марс.“

Хронология на марсианската история

Намирането на доказателства за древен живот на друга планета би било изключително научно постижение, но Jezero може да каже още нещо на изследователите. Една трайна мистерия за Марс е колко точно са стари неговите скални образувания и кога точно са различни събития в неговата геоложка история – като периода, в който е имало вода на повърхността му – всъщност се случи.

За да се опитат да разберат геоложката история на Марс, геолозите разглеждат кратери като Jezero, които са образувани от удари, и се опитайте да моделирате на колко години вероятно са били ударите въз основа на ударни кратери, които сме наблюдавали на други места като луна.

„Можем да ги датираме в относителен смисъл, използвайки хронологията на кратерите от Луната и проби, които върнати от Аполо, - каза Стак Морган, - но това е екстраполирано нещо, което сме приложили към Марс. Има много въпроси за това кога всъщност са се случили нещата на Марс”

За да отговорят на тези въпроси, геолозите отчаяно се опитват да се сдобият с проба от вулканична скала. Това се образува, когато разтопената лава се втвърди в твърда скала и е безценно за датиране, защото те могат да разчетат кога се е случил този преход от лава към скала. Това може да даде точна дата за събития като двата удара, създали кратера.

Jezero има тези вулканични скали точно близо до делтата на реката. Така Perseverance ще вземе проба и ще я затвори в епруветка за евентуално връщане на Земята под Програма за връщане на проби от Марс и геолозите най-накрая ще могат да определят времевата линия на Марс история.

Най-старите скали на Марс или Земята

Но не само историята на Марс можем да научим. Може дори да научим за историята на цялата слънчева система.

Марс е бил много активен в ранната си история и има някои изключително древни скали, които все още се виждат на повърхността му. Можем да видим някои от тях около ръба на кратера Jezero в огромни отлагания с размерите на къща, наречени мегабречи, които са били изстреляни във въздуха от удара, създал кратера. Смята се, че тези скали са на около четири милиарда години, което ги прави не само едни от най-старите скали на Марс, но потенциално дори по-стари от най-старите скали на Земята.

Това е така, защото Земята има активна вътрешност, с тектоника на плочите, която рециклира скали и унищожава голяма част от скалните записи. Вътрешността на Марс обаче е тектонично неактивна, така че скалите там издържат много по-дълго време.

„На Марс 50 процента от планетата е на три и половина милиарда години или повече. Така че има този обширен запис на ранното време на Слънчевата система, запазен на Марс, който просто не е тук, на Земята“, каза Стак Морган. „Марс е чудесно място да отидете, за да научите за ранната Слънчева система.“

Магията на Jezero

Всяка от различните среди има какво да предложи на изследователите: делтата за търсене на древен живот, карбонатните находища за изучаване на марсианския климат, вулканични скали за датиране на периоди в историята на Марс и най-древните скали, за да научите за ранното слънчево система.

Делтите имат и друга полезна характеристика, тъй като са пълни със скали от други места, които са пренесени от реката. „Делтите служат на тази наистина страхотна цел да събират скални проби от далечни разстояния, далеч извън кратера. В някои отношения реката и делтата са направили нашето събиране на скали вместо нас“, каза Стак Морган.

Въпреки че тези скали нямат контекста, който би имала проба на място, те позволяват на изследователите да получат поглед към разнообразието от древни скали, които са съществували в много по-голяма област, отколкото марсоходът би могъл изследвайте.

И това е магията на Jezero – има всички тези цели, всяка от които би била безценна сама по себе си, всички достатъчно близо, за да бъдат посетени от един марсоход.

„Комбинирате карбонатите и потенциала, който имат, делтата и езерните находища са чудесно място за търсене на признаци на древен живот, а след това имате вулканичните скали. И всичко това е в рамките на траверсите на марсохода Perseverance, каза Стак Морган. „Имате всички тези неща в обсега на една мисия на Марс.“

Тъчдаунът е неизбежен

Като такова специално местоположение, може да се чудите защо НАСА не е изпратила марсоход до Jezero преди – като марсохода Curiosity, който в момента изследва кратера Гейл. Това е така, защото Jezero преди това беше недостъпно поради опасни условия за кацане. Jezero има характеристики като пясъчни дюни, стръмни склонове и много разпръснати скали, които биха създали опасност от кацане за предишни роувъри.

Но Perseverance е въоръжен с a нова система за кацане, наречен Terrain Relative Navigation, който използва камера и бордови карти, за да идентифицира безопасно място за кацане дори сред тези опасности. Технологията за приземяване вече е станала толкова усъвършенствана, че учените могат да изберат най-интересното място за изследване, а инженерите могат да кажат, че са уверени, че могат да приземят марсохода там.

Въпреки това кацането на роувър все още е сложна, изключително сложна операция, за която всички стискат палци. Стак Морган каза, че е била „на кълбо от нерви“ за кацането, но е дълбоко развълнувана роувърът да започне своята мисия.

С толкова много потенциални открития, които лежат на роботизираните рамене на марсохода, ние също ще стискаме палци за безопасно кацане и успешна мисия.

Препоръки на редакторите

• Космологично пътуване: сложната логистика на изпращането на хора на Марс
• Усъвършенстване на задвижването: Как ще отведем хората до Марс
• Електроцентрали на други планети: Как ще генерираме електричество на Марс
• Събиране на хидратация: Как бъдещите заселници ще създават и събират вода на Марс
• Астроземеделие: Как ще отглеждаме култури на Марс