Proč je kráter Jezero nejvzrušivějším místem na Marsu

Když vozítko NASA Perseverance tento týden přistane na Marsu, začne jedno z nejambicióznějších vědeckých počinů, jaké si lze představit: Hledání důkazů, že život se kdysi vyvinul na mimozemském světě. Vědci jsou si docela jisti, že na Marsu nyní nic nežije, ale myslí si, že to tak mohlo být v jednom bodě historie planety – a rover navštěvuje místo zvané Jezero Crater, aby se dozvěděl více.

Možná jste slyšeli, že vytrvalost je hledání známek starověkého životaa možná jste dokonce slyšeli, že míří do Jezera, protože to je hlavní cíl v tomto hledání.

Proč se ale vědci tak zajímají o cestu do tohoto konkrétního místa? Jak odhadnete, kde se život mohl vyvinout před miliony nebo miliardami let na cizí planetě? Čím je Jezero tak výjimečné?

Hovořili jsme s odbornicí na geologii Marsu, Katie Stack Morgan z NASA's Jet Propulsion Laboratory, abychom to zjistili.

Honba za životem pokračuje

Hlavním tahákem kráteru Jezero je nedaleké ložisko delty. Před miliony let měl Mars na povrchu dostatek kapalné vody a krajina byla poseta řekami a údolími. To znamenalo, že krátery jako Jezero se zaplnily vodou, a když do kráteru vtekla voda z řeky, vytvořila deltu srovnatelnou s deltou Mississippi na Zemi.

Delty jsou neuvěřitelné cíle pro hledání známek života, a to jak proto, že poskytují pohodlí prostředí pro vznik života a protože koncentrují organickou hmotu způsobem, který to usnadňuje zjistit.

Nicméně, jako v podstatě každý aspekt průzkumu Marsu, není to tak jednoduché, jako najít strukturu, která vypadá jako delta, a prozkoumat ji. Je to proto, že je těžké vyprávět historii vody na planetě, která je nyní tak suchá.

Když se podíváme na ukazatele toho, že tam kdysi byla voda, „napadá nás otázka: Byla tam ta voda dlouho? Stack Morgan vysvětlil. Abychom vytvořili podmínky příznivé pro vznik života, jak jej chápeme, nejlepšími podmínkami by byla teplá, mělká voda, která zůstane tisíce let nebo déle. Krátká záplava vody, která se rychle vypaří, to nerozseká.

Stack Morgan přirovnal tuto situaci k místu v jejím státě, Death Valley v Kalifornii. Většinou je tam sucho, ale občas prší – a když se stane, voda pár dní sedí v kalužích a může vytvořit struktury zvané aluviální vějíře, než se vypaří.

Poté, co se všechna voda odpaří, nánosy naplavených vějířů vypadají hodně jako usazeniny delta. Ale jsou tvořeny obdobími vody na povrchu, které jsou příliš krátké na to, aby podpořily vznik života. Takže to je velká otázka: Když vidíme tyto tvary vějíře na Marsu, jsou to delty nebo aluviální vějíře?

Tady přichází na řadu Jezerova tajná zbraň. Kráter má výstupní údolí, hluboký kaňon vyhloubený vodou, která vytékala z kráteru, jakmile se zaplnil a přetekl. Vzhledem k přítomnosti tohoto výstupního údolí si vědci mohou být jisti, že v něm nebylo jen trochu vody Jezero: Bylo toho dost na to, aby se kráter zaplnil a aby si přebytečná voda razila cestu ven po dlouhou dobu.

"To je to, co pro nás dělá Jezero tak vzrušujícím," řekl Stack Morgan. "Protože kromě toho, že máme to, co si myslíme, že je delta, máme také nezvratný důkaz, že tam bylo jezero, protože máme výstupní údolí."

To výstupní údolí je zvláštní raritou. Na Marsu je spousta dalších kráterů, které vypadají jako delty, jako je kráter Gale, kde zkoumá vozítko Curiosity, ale nemají odbytiště. V důsledku toho si výzkumníci nikdy nemohou být zcela jisti, že to, co vidí, je skutečně známkou přítomnosti vody po dlouhou dobu.

Naproti tomu v Jezeru si vědci mohou být jisti, že se kráter naplnil vodou a přetekl, a že v něm byla voda po dobu, která je označována jako geologicky významné období. Když došlo na úkol vybrat místo pro přistání pro Perseverance, „ta přidaná jistota pomohla dostat Jezera za cílovou čáru,“ řekl Stack Morgan.

Perseverance má za cíl přistát přímo před touto deltou a začít hledat známky života.

Znamení ve skalách

Pokud Perseverance najde důkaz, že kdysi na Marsu byl život, je nepravděpodobné, že by vypadala jako úplná fosilie složitého organismu, jako je trilobit. Život na planetě možná nikdy nepokročil ve svém vývoji tak daleko. Místo toho by důkazy o životě s největší pravděpodobností měly formu zkamenělé vrstvy bakterií zvané mikrobiální podložka.

"Mikroby jsou schopny zanechat stopy, které jsou větší než mikroskopické," vysvětlil Stack Morgan. "To je na nich jedna z nejlepších věcí."

Našli jsme na Zemi srovnatelné fosilizované mikrobiální rohože, které tvoří výrazné tvary v horninách ve vrstvách mezi sedimenty. Existují i ​​​​jiné, neorganické způsoby, jak mohou tyto tvary tvořit, takže není snadné říct, zda daný tvar byl vytvořen specificky životem. Ale při pohledu na vodítka, jako je tloušťka různých vrstev nad a pod potenciální rohoží a zda tyto odpovídají na to, co by se dalo očekávat od fyzikálních podmínek, mohou geologové odvodit, zda byly pravděpodobně vytvořeny životem formuláře.

„Pokud bychom s Perseverance našli přesvědčivého kandidáta na fosilizovanou mikrobiální podložku, kde by se organické látky střídaly v různých vrstvách, s minerály jako oxid křemičitý nebo železo, minerály, které vím, že mikrobi rádi používají ve svých životních procesech a metabolismu, a viděli jsme, že se střídají způsobem, který by se jinak nečekal, pak bych byla šťastná,“ řekla, než opravila sebe. „Nejen šťastný, to by bylo podcenění století! Měl bych pocit, že jsme na Marsu našli znamení starověkého života."

Uhličitanová záhada

Delta není jediným místem, kde bude Perseverance lovit život. Dalším rysem poblíž místa přistání Perseverance jsou ložiska uhličitanových minerálů, které byly identifikovány z oběžné dráhy. Tyto soli vznikají reakcí oxidu uhličitého v atmosféře a vody na povrchu.

"Máme místa na Zemi, kde se to děje, jako Bahamy," vysvětlil Stack Morgan. „Když si vzpomenete na Bahamy, jsou to teplé, mělké vody plné útesového života. A i když nevíme, že na Marsu byly útesy, existuje podobný zájem o uhličitany jako o astrobiologický cíl, protože pokud se uhličitany tvoří ve vodě, je to nezvratné. podporující život." Přítomnost uhličitanů naznačuje, že voda, která byla v kráteru Jezero, nebyla příliš kyselá a mohla být příjemným prostředím pro rozkvět života.

Nejen to, ale uhličitany jsou také vynikající při zachování známek života. Lov těmito nalezišti je tedy skvělým místem k hledání starověkého života, ale na řadě je také další geologická otázka. Marťanská atmosféra se skládá především z oxidu uhličitého a bývala hustší než dnes a víme, že kdysi bylo na povrchu dostatek kapalné vody. Ale usazeniny uhličitanu na povrchu jsou vzácné. "Takže tady byla otázka, kde jsou všechny uhličitany?" řekl Stack Morgan. "Pokud jsme kdysi měli tuto hustší atmosféru bohatou na CO2, je tu tato chybějící uhličitanová otázka."

Nalezení odpovědí na tuto otázku nám může pomoci porozumět historii marťanského klimatu. „Zde na Zemi studujeme uhličitany, abychom zjistili věci jako: Bylo v proterozoiku před 3 miliardami let teplo nebo zima? Uhličitany jsou opravdu dobré při zachování klimatických signálů,“ řekla. "Takže uhličitany jsou pro nás opravdu vzrušující, a to jak z hlediska astrobiologie a jejich spojení se životem, ale také jako záznamů vývoje starověkého klimatu na Marsu."

Časová osa marťanských dějin

Nalezení důkazů o starověkém životě na jiné planetě by bylo mimořádným vědeckým úspěchem, ale Jezero může výzkumníkům říci více. Jednou trvalou záhadou Marsu je přesně to, jak staré jsou jeho skalní útvary a kdy přesně jsou různé události v jeho geologické historii – jako období, kdy byla na jeho povrchu voda – vlastně Stalo.

Aby se geologové pokusili porozumět geologické historii Marsu, dívají se na krátery jako Jezero, které vznikly impaktními událostmi, a pokuste se modelovat, jak staré dopady pravděpodobně byly, na základě impaktních kráterů, které jsme pozorovali na jiných místech, jako je např. měsíc.

„Jsme schopni je datovat v relativním smyslu pomocí chronologie kráterů z Měsíce a vzorků my přivezli z Apolla,“ řekl Stack Morgan, „ale to je extrapolovaná věc, na kterou jsme aplikovali Mars. Existuje mnoho otázek o tom, kdy se věci na Marsu skutečně staly.

K zodpovězení těchto otázek se geologové zoufale snaží dostat do rukou vzorek sopečné horniny. Vzniká, když roztavená láva ztvrdne v pevnou skálu, a je neocenitelná pro datování, protože dokážou přečíst, kdy k tomuto přechodu z lávy na skálu došlo. To může poskytnout přesné datum událostí, jako jsou dva dopady, které vytvořily kráter.

Jezero má tyto vulkanické horniny přímo u delty řeky. Perseverance tedy sebere vzorek a uzavře ho do zkumavky pro případný návrat na Zemi pod ni Mars Sample Return a geologové budou moci konečně určit časovou osu Marsu Dějiny.

Nejstarší horniny na Marsu nebo na Zemi

Není to však jen historie Marsu, o které se můžeme dozvědět. Mohli bychom se dokonce dozvědět o historii celé sluneční soustavy.

Mars byl ve své rané historii velmi aktivní a na jeho povrchu jsou stále viditelné některé extrémně staré horniny. Některé z nich můžeme vidět kolem okraje kráteru Jezero v obrovských nánosech velikosti domu nazývaných megabreccia, které byly vypuštěny do vzduchu nárazem, který vytvořil kráter. Předpokládá se, že tyto horniny jsou staré přibližně čtyři miliardy let, což z nich dělá nejen jedny z nejstarších hornin na Marsu, ale potenciálně ještě starší než nejstarší horniny na Zemi.

Je to proto, že Země má aktivní vnitřek s deskovou tektonikou, která recykluje horniny a ničí většinu horninového záznamu. Vnitřek Marsu je však tektonicky neaktivní, takže horniny tam vydrží mnohem delší dobu.

„Na Marsu je 50 procent planety staré tři a půl miliardy let nebo starší. Takže na Marsu se zachoval rozsáhlý záznam raného času sluneční soustavy, který zde na Zemi prostě není,“ řekl Stack Morgan. "Mars je skvělé místo, kam jít, abyste se dozvěděli o rané sluneční soustavě."

Kouzlo jezera Jezero

Každé z různých prostředí má výzkumníkům co nabídnout: Delta pro hledání starověkého života, ložiska uhličitanu poznávání marťanského klimatu, vulkanických hornin pro datování období v historii Marsu a nejstarších hornin, abyste se dozvěděli o raném slunečním Systém.

Delty mají i další užitečnou vlastnost, protože jsou plné kamenů z jiných míst, které řeka unesla. "Delty slouží k tomuto opravdu skvělému účelu shromažďování vzorků hornin z velkých vzdáleností, daleko mimo kráter." V některých ohledech za nás řeka a delta sbíraly kameny,“ řekl Stack Morgan.

Ačkoli tyto horniny nemají kontext, jaký by měl vzorek in-situ, umožňují výzkumníkům získat a letmý pohled na rozmanitost starověkých hornin, které existovaly na mnohem větší ploše, než by mohl rover prozkoumat.

A v tom je kouzlo Jezera – má všechny tyto cíle, z nichž každý by byl neocenitelný sám o sobě, všechny dostatečně blízko, aby je navštívil jeden rover.

„Spojíte uhličitany a potenciál, který mají, ložisko v deltě a ložiska jezera jsou skvělým místem k hledání známek starověkého života, a pak máte sopečné horniny. A to vše je v dosahu vozítka Perseverance,“ řekl Stack Morgan. "Všechny tyto věci máte na dosah jediné mise na Mars."

Touchdown se blíží

Jako takové zvláštní místo byste se mohli divit, proč NASA neposlala vozítko do Jezera dříve – jako vozítko Curiosity, které právě prozkoumává kráter Gale. Je to proto, že Jezero bylo dříve nepřístupné kvůli nebezpečným podmínkám přistání. Jezero má rysy, jako jsou písečné duny, strmé svahy a spousta roztroušených skal, které by pro předchozí rovery představovaly nebezpečí při přistání.

Ale Vytrvalost je vyzbrojena a nový přistávací systém, tzv. Terrain Relative Navigation, která využívá kameru a palubní mapy k identifikaci bezpečného místa pro přistání i mezi těmito nebezpečími. Technologie přistání je nyní tak sofistikovaná, že vědci mohou vybrat nejzajímavější místo pro průzkum a inženýři mohou říci, že jsou si jisti, že tam mohou s roverem přistát.

I tak je přistání roveru stále složitá, masivně složitá operace, které všichni drží palce. Stack Morgan řekl, že byla "koule nervů" ohledně přistání, ale je hluboce nadšená, že rover začne svou misi.

S tolika potenciálními objevy, které leží na robotických ramenou roveru, budeme také držet palce pro bezpečné přistání a úspěšnou misi.

Doporučení redakce

• Kosmologické dojíždění: Složitá logistika přivádění lidí na Mars
• Zdokonalování pohonu: Jak dostaneme lidi na Mars
• Elektrárny na jiných planetách: Jak budeme vyrábět elektřinu na Marsu
• Sklizeň hydratace: Jak budou budoucí osadníci vytvářet a sbírat vodu na Marsu
• Astrozemědělství: Jak budeme pěstovat plodiny na Marsu