Når NASAs Perseverance-rover lander på Mars i denne uge, begynder den en af de mest ambitiøse videnskabelige bestræbelser, man kan forestille sig: At lede efter beviser på, at livet engang har udviklet sig på en fremmed verden. Forskere er ret sikre på, at der ikke er noget, der lever på Mars nu, men de tror, at det kunne have været det på et tidspunkt i planetens historie - og roveren besøger et sted kaldet Jezero Crater for at lære mere.
Indhold
- Jagten på livet er i gang
- Tegn i klipperne
- Et karbonatmysterium
- En tidslinje for Mars historie
- De ældste sten på Mars eller Jorden
- Jezeros magi
- Touchdown er nært forestående
Du har måske hørt, at perseverance er søger efter tegn på gammelt liv, og du har måske endda hørt, at det er på vej til Jezero, fordi det er et primært mål i den søgning.
Anbefalede videoer
Men hvorfor er videnskabsmænd så interesserede i at tage til netop dette sted? Hvordan gætter du, hvor liv kunne have udviklet sig for millioner eller milliarder af år siden, på en fremmed planet? Hvad gør Jezero så speciel?
Vi talte med en ekspert i Mars geologi, Katie Stack Morgan fra NASAs Jet Propulsion Laboratory, for at finde ud af det.
Jagten på livet er i gang
Jezero-kraterets overskrift er den nærliggende deltaaflejring. For millioner af år siden havde Mars rigeligt flydende vand på sin overflade, og landskabet var oversået med floder og dale. Det betød, at kratere som Jezero blev fyldt op med vand, og når vand strømmede ind i krateret fra en flod, dannede det et delta, der kunne sammenlignes med Mississippi-deltaet på Jorden.
Deltaer er utrolige mål for at søge efter tegn på liv, både fordi de giver en behagelig miljø for, at livet kan opstå, og fordi de koncentrerer organisk stof på en måde, der gør det lettere at opdage.
Men som stort set alle aspekter af Mars-udforskning er det ikke helt så simpelt som at finde en struktur, der ligner et delta og jage gennem det. Det er fordi det er svært at fortælle historien om vand på en planet, der nu er så tør.
Vedholdenhed sigter mod at lande lige foran dette delta for at begynde at søge efter tegn på liv.
Når man ser på indikatorer for, at der engang var vand, "er spørgsmålet, vi har: Var det vand der i lang tid?" Stack Morgan forklarede. For at skabe betingelser, der fremmer fremkomsten af liv, som vi forstår det, ville de bedste betingelser være varmt, lavt vand, der forbliver i tusinder af år eller længere. En kort oversvømmelse af vand, der hurtigt fordamper, vil ikke skære den.
Stack Morgan sammenlignede denne situation med et sted i hendes stat, Death Valley i Californien. Det er for det meste tørt der, men det regner af og til - og når det gør det, sidder vandet i bassiner i et par dage og kan danne strukturer kaldet alluviale fans, før det fordamper.
Efter at alt vandet er fordampet, ligner alluviale vifteaflejringer meget deltaaflejringer. Men de er dannet af perioder med vand på overfladen, der er for korte til at understøtte livets fremkomst. Så det er det store spørgsmål: Når vi ser disse vifteformer på Mars, er de så deltaer eller alluviale fans?
Det er her Jezeros hemmelige våben kommer ind. Krateret har en udløbsdal, en dyb kløft udskåret af vand, der strømmede ud af krateret, når det var fyldt op og løb over. På grund af tilstedeværelsen af denne udløbsdal kan forskerne være sikre på, at der ikke bare var en lille smule vand i Jezero: Der var nok til, at krateret kunne fyldes op, og at det overskydende vand kunne skære sig ud over en længere periode.
"Det er det, der gør Jezero så spændende for os," sagde Stack Morgan. "For ud over at have, hvad vi tror er et delta, har vi også uomtvistelige beviser for, at der var en sø der, fordi vi har udløbsdalen."
Den udløbsdal er en særlig sjældenhed. Der er masser af andre kratere på Mars med, hvad der synes at være deltaer, som Gale-krateret, hvor Curiosity-roveren udforsker, men de har ikke udløb. Som et resultat kan forskerne aldrig være helt sikre på, at det, de ser, virkelig tyder på, at der har været vand til stede i lang tid.
Derimod kan forskerne i Jezero være sikre på, at krateret blev fyldt op med vand og løb over, og at det havde vand i, hvad der omtales som en geologisk betydningsfuld periode. Da det kom til opgaven med at vælge et landingssted for Perseverance, "er den ekstra sikkerhed det, der hjalp med at sætte Jezero over målstregen," sagde Stack Morgan.
Vedholdenhed sigter mod at lande lige foran dette delta for at begynde at søge efter tegn på liv.
Tegn i klipperne
Hvis Perseverance finder bevis for, at der engang var liv på Mars, er det usandsynligt, at det ligner et komplet fossil af en kompleks organisme som en trilobit. Livet på planeten er måske aldrig nået så langt ind i sin udvikling. I stedet ville beviser på liv højst sandsynligt tage form af et forstenet ark af bakterier kaldet en mikrobiel måtte.
"Mikrober er i stand til at efterlade tegn, der er større end mikroskopiske," forklarede Stack Morgan. "Det er en af de store ting ved dem."
Mars 2020 Landingssted: Jezero Crater Flyover
Vi har fundet sammenlignelige fossiliserede mikrobielle måtter på Jorden, som danner karakteristiske former i klipper i lag mellem sedimenter. Der er andre, uorganiske måder, som disse former kan dannes på, så det er ikke let at sige, om en given form blev dannet specifikt af livet. Men ved at se på spor som tykkelsen af forskellige lag over og under den potentielle måtte, og om disse stemmer overens til hvad der ville forventes af de fysiske forhold, kan geologer udlede, om de sandsynligvis er skabt af liv formularer.
"Hvis vi med Perseverance skulle finde en overbevisende kandidat til en fossiliseret mikrobiel måtte, med organiske stoffer vekslende i forskellige lag, med mineraler som silica eller jern, mineraler, som vi kender mikrober kan lide at bruge i deres livsprocesser og stofskifte, og vi så, at skiftende på en måde, som ellers ikke var forventet, så ville jeg være glad,” sagde hun, før hun rettede hende selv. "Ikke bare glad, det ville være århundredets underdrivelse! Jeg ville føle, at vi havde fundet et tegn på gammelt liv på Mars."
Et karbonatmysterium
Deltaet er ikke det eneste sted, som Perseverance vil være på jagt efter livet. Et andet træk i nærheden af Perseverances landingssted er aflejringer af carbonatmineraler, der er blevet identificeret fra kredsløb. Disse salte dannes ved reaktioner af kuldioxid i atmosfæren og vand på overfladen.
"Vi har steder på Jorden, hvor dette sker, som Bahamas," forklarede Stack Morgan. "Når du tænker på Bahamas, er det varmt, lavt vand, der vrimler med revleliv. Og selvom vi ikke ved, at der var rev på Mars, er der en lignende interesse for karbonater som et astrobiologisk mål, fordi hvis der dannes karbonater i vand, er det afgørende for understøtter livet.” Tilstedeværelsen af karbonater tyder på, at vandet, der var i Jezero-krateret, ikke var for surt og kunne have været et behageligt miljø for livet til at blomstre.
Ikke nok med det, men karbonater er også fremragende til at bevare livstegn. Så jagt gennem disse aflejringer er et fantastisk sted at lede efter gammelt liv, men der er også et andet geologisk spørgsmål på banen. Mars-atmosfæren består primært af kuldioxid og plejede at være tykkere, end den er i dag, og vi ved på et tidspunkt, at der var rigeligt flydende vand på overfladen. Men aflejringer af karbonat på overfladen er sjældne. "Så der har været dette spørgsmål om, hvor er alle karbonaterne?" sagde Stack Morgan. "Hvis vi engang havde denne tykkere, CO2-rige atmosfære, er der dette manglende karbonatspørgsmål."
At finde svar på det spørgsmål kan hjælpe os med at forstå historien om Mars-klimaet. "Vi studerer karbonater her på Jorden for at finde ud af ting som: Var det varmt eller koldt i Proterozoikum for 3 milliarder år siden? Karbonater er rigtig gode til at bevare klimasignaler,” sagde hun. "Så karbonater er virkelig spændende for os, både fra et astrobiologisk perspektiv og deres forbindelse til livet, men også som optegnere af udviklingen af det gamle klima på Mars."
En tidslinje for Mars historie
At finde beviser for gammelt liv på en anden planet ville være en ekstraordinær videnskabelig præstation, men der er mere, Jezero kan fortælle forskere. Et vedvarende mysterium om Mars er præcis, hvor gamle dens klippeformationer er, og præcis hvornår forskellige begivenheder i dens geologiske historie - som den periode, hvor der var vand på overfladen - faktisk skete.
For at forsøge at forstå Mars geologiske historie, ser geologer på kratere som Jezero, som er dannet af nedslagsbegivenheder, og prøv at modellere, hvor gamle nedslagene sandsynligvis har været, baseret på nedslagskratere, vi har observeret andre steder som f.eks. måne.
"Vi er i stand til at datere dem i en relativ forstand ved hjælp af kraterkronologi fra månen og prøver fra os bragt tilbage fra Apollo," sagde Stack Morgan, "men det er en ekstrapoleret ting, som vi har ansøgt om Mars. Der er mange spørgsmål om, hvornår der faktisk skete ting på Mars"
For at besvare disse spørgsmål er geologer desperate efter at få fingrene i en prøve af vulkansk sten. Dette dannes, når smeltet lava hærder til en fast sten, og det er uvurderligt at datere, fordi de kan læse, hvornår denne overgang fra lava til sten skete. Det kan give en nøjagtig dato for begivenheder som de to nedslag, der skabte krateret.
Jezero har disse vulkanske klipper lige i nærheden af floddeltaet. Så Perseverance vil øse en prøve op og forsegle den i et rør for eventuel tilbagevenden til Jorden under Mars Sample Return-program, og geologer vil endelig være i stand til at fastlægge en tidslinje for Mars historie.
De ældste sten på Mars eller Jorden
Det er dog ikke kun Mars historie, vi kan lære om. Vi kan endda lære om hele solsystemets historie.
Mars var meget aktiv i sin tidlige historie, og den har nogle ekstremt gamle klipper, der stadig er synlige på dens overflade. Vi kan se nogle af disse rundt om kanten af Jezero-krateret i enorme aflejringer på størrelse med et hus, kaldet megabreccia, som blev skudt op i luften af det stød, der skabte krateret. Disse sten menes at være i nærheden af fire milliarder år gamle, hvilket gør dem ikke kun til nogle af de ældste sten på Mars, men potentielt endnu ældre end de ældste sten på Jorden.
Det er fordi Jorden har et aktivt indre med pladetektonik, der genbruger klipper og ødelægger meget af klipperekorden. Mars' indre er imidlertid tektonisk inaktivt, så sten der holder meget i meget længere perioder.
"På Mars er 50 procent af planeten tre en halv milliard år gammel eller ældre. Så der er denne omfattende registrering af tidlig solsystemtid bevaret på Mars, som bare ikke er her på Jorden," sagde Stack Morgan. "Mars er et fantastisk sted at tage hen for at lære om det tidlige solsystem."
Jezeros magi
Hvert af de forskellige miljøer har noget at tilbyde forskerne: Deltaet til at søge efter gammelt liv, karbonataflejringerne for lære om Mars-klimaet, vulkanske klipper til dateringsperioder i Mars historie og de ældste klipper for at lære om den tidlige sol system.
Deltaer har også en anden nyttig funktion, da de er fulde af sten fra andre steder, som blev båret af floden. "Deltaer tjener dette virkelig store formål med at samle stenprøver fra lange afstande, langt uden for krateret. På nogle måder har floden og deltaet gjort vores indsamling af sten for os,” sagde Stack Morgan.
Selvom disse sten ikke har den kontekst, som en in-situ prøve ville, tillader de forskerne at få en glimt af mangfoldigheden af gamle klipper, der fandtes i et meget større område, end en rover evt. udforske.
Og det er magien ved Jezero – den har alle disse mål, som hver for sig ville være uvurderlige, alle tæt nok på at blive besøgt af én rover.
»Man kombinerer karbonaterne og det potentiale, de har, deltaaflejringen og søaflejringerne er et godt sted at lede efter tegn på gammelt liv, og så har man de vulkanske klipper. Og det hele er inden for grænserne af Perseverance-roveren,” sagde Stack Morgan. "Du har alle disse ting inden for rækkevidde af en enkelt Mars-mission."
Touchdown er nært forestående
Som sådan en speciel placering kan du undre dig over, hvorfor NASA ikke har sendt en rover til Jezero før - som Curiosity-roveren, der i øjeblikket udforsker Gale-krateret. Det skyldes, at Jezero tidligere var utilgængelig på grund af usikre landingsforhold. Jezero har funktioner som sandklitter, stejle skråninger og masser af spredte klipper, hvilket ville have skabt en landingsfare for tidligere rovere.
Men vedholdenhed er bevæbnet med en nyt landingssystem, kaldet Terrain Relative Navigation, som bruger et kamera og indbyggede kort til at identificere et sikkert sted at lande selv blandt disse farer. Landingsteknologien er nu blevet så sofistikeret, at forskere kan vælge det mest interessante sted til udforskning, og ingeniører kan sige, at de er sikre på, at de kan lande roveren der.
Alligevel er en roverlanding stadig en indviklet, enormt kompleks operation, som alle krydser fingre for. Stack Morgan sagde, at hun var en "kugle af nerver" omkring landingen, men er dybt spændt på, at roveren skal starte sin mission.
Med så meget potentiel opdagelse hvilende på roverens robotskuldre, vil vi også krydse fingre for en sikker landing og en vellykket mission.
Redaktørens anbefalinger
- En kosmologisk pendling: Den vanskelige logistik ved at sætte mennesker på Mars
- Perfektion af fremdrift: Hvordan vi får mennesker til Mars
- Kraftværker på andre planeter: Hvordan vi genererer elektricitet på Mars
- Høsthydrering: Hvordan fremtidige bosættere vil skabe og samle vand på Mars
- Astrolandbrug: Hvordan vi dyrker afgrøder på Mars