Miks on Jezero kraater Marsi kõige põnevam koht?

Kui NASA kulgur Perseverance sel nädalal Marsile maandub, alustab see üht ambitsioonikamat teaduslikku ettevõtmist, mida võib ette kujutada: otsima tõendeid selle kohta, et elu on kunagi võõras maailmas arenenud. Teadlased on üsna kindlad, et Marsil ei ela praegu midagi, kuid nad arvavad, et see oleks võinud olla ühel hetkel planeedi ajaloos – ja kulgur külastab kohta nimega Jezero kraater, et õppida rohkem.

Võib-olla olete kuulnud, et visadus on otsides muistse elu märkeja võisite isegi kuulda, et see suundub Jezerosse, sest see on selle otsingu peamine sihtmärk.

Aga miks on teadlased nii huvitatud sellesse kohta minekust? Kuidas arvata, kus võis elu areneda miljoneid või miljardeid aastaid tagasi võõral planeedil? Mis teeb Jezero nii eriliseks?

Rääkisime Marsi geoloogia eksperdi Katie Stack Morganiga NASA Jet Propulsion Laboratoryst, et teada saada.

Jaht elule käib

Jezero kraatri peatükk on lähedal asuv deltamaardla. Miljoneid aastaid tagasi oli Marsi pinnal ohtralt vedelat vett ning maastik oli täis jõgesid ja orgusid. See tähendas, et kraatrid nagu Jezero täitusid veega ja kui vesi jõest kraatrisse voolas, moodustas see delta, mis oli võrreldav Mississippi deltaga Maal.

Deltad on uskumatud sihtmärgid elumärkide otsimisel, kuna need pakuvad mugavat elu keskkond elu tekkeks ja kuna need kontsentreerivad orgaanilist ainet viisil, mis muudab selle hõlpsamaks tuvastada.

Kuid nagu Marsi uurimise kõik aspektid, pole see nii lihtne kui delta moodi struktuuri leidmine ja selle läbi jahtimine. Seda seetõttu, et praegu nii kuival planeedil on raske öelda vee ajalugu.

Kui vaadata näitajaid, et kunagi oli vesi, on meil küsimus: kas see vesi oli seal pikka aega? Stack Morgan selgitas. Meie mõistes elu tekkeks soodsate tingimuste loomiseks oleks parimad tingimused soe, madal vesi, mis püsib tuhandeid aastaid või kauemgi. Lühike veeuputus, mis kiiresti aurustub, seda ei lõika.

Stack Morgan võrdles seda olukorda asukohaga oma osariigis, Californias Death Valleys. Seal on enamasti kuiv, kuid aeg-ajalt sajab – ja kui sajab, istub vesi mõne päeva basseinides ja võib enne aurustumist moodustada struktuure, mida nimetatakse alluviaalseteks lehvikuteks.

Pärast seda, kui kogu vesi on ära aurustunud, näevad loopealsed ladestused välja nagu deltaladestused. Kuid need on moodustatud veeperioodidest pinnal, mis on liiga lühikesed, et toetada elu tekkimist. Nii et see on suur küsimus: kui me näeme neid lehvikuid Marsil, kas need on deltad või alluviaalsed lehvikud?

Siin tuleb mängu Jezero salarelv. Kraatril on väljavooluorg, sügav kanjon, mille on raiunud vesi, mis voolas kraatrist välja, kui see oli täitunud ja üle voolanud. Selle väljalaskeoru olemasolu tõttu võivad teadlased olla kindlad, et seal ei olnud ainult natuke vett. Jezero: Kraatri täitumiseks ja liigseks veeks pika aja jooksul oli piisavalt palju.

"See teebki Jezero meie jaoks nii põnevaks," ütles Stack Morgan. "Sest lisaks sellele, et meil on delta, on meil ka vaieldamatuid tõendeid selle kohta, et seal oli järv, sest meil on väljavooluorg."

See väljalaskeorg on eriline haruldus. Marsil on palju teisi kraatreid, mis näivad olevat deltad, näiteks Gale'i kraater, mida uurib kulgur Curiosity, kuid neil pole väljalaskekohti. Selle tulemusena ei saa teadlased kunagi olla täiesti kindlad, et see, mida nad näevad, viitab tõesti vee olemasolule pikka aega.

Seevastu Jezeros võivad teadlased olla kindlad, et kraater täitus veega ja voolas üle ning selles oli vett nn geoloogiliselt olulise aja jooksul. Mis puudutab Perseverance'i maandumiskoha valimist, siis "see lisakindlus on see, mis aitas Jezero üle finišijoone viia," ütles Stack Morgan.

Visaduse eesmärk on maanduda otse selle delta ette, et alustada elumärkide otsimist.

Märgid kivides

Kui Perseverance leiab tõendeid, et Marsil oli kunagi elu, ei näe see tõenäoliselt välja nagu trilobiiditaolise keerulise organismi täielik fossiil. Elu planeedil pole võib-olla kunagi oma evolutsioonis nii kaugele arenenud. Selle asemel on tõendid elu kohta tõenäoliselt kivistunud bakterite lehe kujul, mida nimetatakse mikroobseks matiks.

"Mikroobid on võimelised endast maha jätma märke, mis on mikroskoopilistest suuremad," selgitas Stack Morgan. "See on nende juures üks suurepäraseid asju."

Oleme leidnud Maalt võrreldavad kivistunud mikroobsed matid, mis moodustavad setetevahelistes kihtides kivimites eristavaid kujundeid. Neid kujundeid saab moodustada ka muudel mitteorgaanilistel viisidel, mistõttu pole lihtne öelda, kas antud kuju on konkreetselt elu tekitanud. Kuid vaadates selliseid vihjeid nagu erinevate kihtide paksus potentsiaalse mati kohal ja all ning kas need vastavad sellele, mida füüsilistest tingimustest oodata võiks, saavad geoloogid järeldada, kas need on tõenäoliselt elu poolt loodud vormid.

"Kui me peaksime Perseverance'iga leidma veenva kandidaadi kivistunud mikroobse mati jaoks, kus orgaanilised ained vahelduvad erinevates kihtides, mineraalidega nagu ränidioksiid või raud, mineraalid, mida me tean, et mikroobidele meeldib oma eluprotsessides ja ainevahetuses kasutada ning me nägime, et vaheldumisi viisil, mida muidu poleks oodatud, siis oleksin õnnelik,“ ütles ta enne parandamist. ise. „Mitte ainult rõõmus, see oleks sajandi alahinnang! Mulle tundub, et oleksime leidnud Marsil iidse elu märgi.

Karbonaadi müsteerium

Delta pole ainus koht, kus Perseverance elu otsib. Teine Perseverance'i maandumiskoha lähedal asuv funktsioon on orbiidilt tuvastatud karbonaatsete mineraalide lademed. Need soolad tekivad süsinikdioksiidi reaktsioonil atmosfääris ja vee pinnal.

"Meil on Maal kohti, kus see juhtub, näiteks Bahama," selgitas Stack Morgan. "Kui mõelda Bahama saartele, on see soe, madal vesi, mis kubiseb riffielust. Ja kuigi me ei tea, et Marsil oli riffe, on karbonaatide kui astrobioloogilise sihtmärgi vastu samasugune huvi, sest kui vees tekivad karbonaadid, on see otsustav. elu toetamine." Karbonaatide olemasolu viitab sellele, et Jezero kraatris olnud vesi ei olnud liiga happeline ja oleks võinud olla mugav keskkond elu õitsenguks.

Vähe sellest, karbonaadid on suurepärased ka elumärkide säilitamisel. Nii et nende maardlate jahtimine on suurepärane koht iidse elu otsimiseks, kuid sellel on ka teine ​​geoloogiline küsimus. Marsi atmosfäär koosneb peamiselt süsinikdioksiidist ja oli varem paksem kui praegu ning me teame, et kunagi oli pinnal ohtralt vedelat vett. Kuid karbonaadi ladestused pinnal on haruldased. "Nii et tekkis küsimus, kus on kõik karbonaadid?" Stack Morgan ütles. "Kui meil kunagi oli see paksem, CO2-rikas atmosfäär, siis on see puuduv karbonaadi küsimus."

Sellele küsimusele vastuste leidmine aitab meil mõista Marsi kliima ajalugu. „Uurime siin Maal karbonaate, et välja selgitada selliseid asju: kas proterosoikumis oli 3 miljardit aastat tagasi soe või külm? Karbonaadid on kliimasignaalide säilitamisel tõesti head, ”ütles ta. "Nii et karbonaadid on meile tõeliselt põnevad nii astrobioloogia vaatenurgast kui ka nende seotusest eluga, aga ka Marsi iidse kliima evolutsiooni registreerijatena."

Marsi ajaloo ajaskaala

Tõendite leidmine iidse elu kohta teiselt planeedilt oleks erakordne teadussaavutus, kuid Jezero võib teadlastele öelda rohkemgi. Üks püsiv mõistatus Marsi kohta on see, kui vanad on selle kivimoodustised ja kui erinevad sündmused selle geoloogilises ajaloos – nagu periood, mil selle pinnal oli vesi – tegelikult juhtus.

Marsi geoloogilise ajaloo mõistmiseks vaatavad geoloogid kraatreid nagu Jezero, mis on tekkinud kokkupõrke tagajärjel. ja proovige modelleerida, kui vanad löögid tõenäoliselt olid, tuginedes kokkupõrkekraatritele, mida oleme täheldanud teistes kohtades, näiteks kuu.

"Me saame neid suhtelises mõttes dateerida, kasutades Kuu kraatrite kronoloogiat ja meie proove Apollost tagasi toodud," ütles Stack Morgan, "aga see on ekstrapoleeritud asi, mida me kasutasime. Marss. On palju küsimusi selle kohta, millal asjad Marsil tegelikult juhtusid.

Nendele küsimustele vastamiseks soovivad geoloogid meeleheitlikult vulkaanilise kivimi proovi kätte saada. See tekib siis, kui sula laava kõvastub tahkeks kivimiks, ja see on dateerimisel hindamatu, sest nad oskavad lugeda, millal toimus üleminek lavalt kivimile. See võib anda täpse kuupäeva selliste sündmuste jaoks nagu kaks kraatri tekitanud lööki.

Jezerol on need vulkaanilised kivimid otse jõe delta lähedal. Nii et Perseverance võtab proovi ja sulgeb selle torusse, et lõpuks Maale tagasi pöörduda Marsi proovide tagastamise programm ja geoloogid saavad lõpuks kindlaks määrata Marsi ajaskaala ajalugu.

Vanimad kivimid Marsil või Maal

Siiski ei saa me õppida ainult Marsi ajalugu. Võime isegi õppida kogu päikesesüsteemi ajaloost.

Marss oli oma varases ajaloos väga aktiivne ja selle pinnal on endiselt näha väga iidseid kivimeid. Mõnda neist näeme Jezero kraatri serva ümber tohututes, majasuurustes ladestudes, mida nimetatakse megabrecciaks ja mis kraatri tekitanud löögi tõttu õhku paiskusid. Arvatakse, et need kivimid on umbes neli miljardit aastat vanad, mistõttu nad ei ole mitte ainult mõned Marsi vanimad kivimid, vaid potentsiaalselt isegi vanemad kui Maa vanimad kivimid.

Selle põhjuseks on asjaolu, et Maal on aktiivne sisemus, mille laamtektoonika taaskasutab kive ja hävitab suure osa kivimitest. Marsi sisemus on aga tektooniliselt passiivne, nii et kivimid püsivad seal palju pikemat aega.

"Marsil on 50 protsenti planeedist kolm ja pool miljardit aastat vana või vanem. Nii et Marsil on säilinud ulatuslikud andmed päikesesüsteemi varase aja kohta, mida siin Maal lihtsalt pole, ”ütles Stack Morgan. "Marss on suurepärane koht varajase päikesesüsteemi tundmaõppimiseks."

Jezero maagia

Igal erineval keskkonnal on teadlastele midagi pakkuda: delta iidse elu otsimiseks, karbonaadimaardlad õppida tundma Marsi kliimat, vulkaanilisi kivimeid Marsi ajaloo perioodide kohta ja kõige iidsemaid kivimeid, et õppida tundma varase päikeseenergiat süsteem.

Deltadel on ka teine ​​kasulik funktsioon, kuna need on täis kive teistest kohtadest, mida jõgi kandis. "Deltad teenivad seda tõeliselt suurepärast eesmärki tuua kokku kivimiproovid kaugelt, väljaspool kraatrit. Mõnes mõttes on jõgi ja delta meie jaoks kivimeid kogunud, ”ütles Stack Morgan.

Kuigi neil kivimitel pole konteksti, mis oleks in situ proovil, võimaldavad need teadlastel saada a pilguheit iidsete kivimite mitmekesisusele, mis eksisteerisid palju suuremal alal, kui kulgur suudaks uurida.

Ja see on Jezero võlu – sellel on kõik need sihtmärgid, millest igaüks oleks üksinda hindamatu väärtusega, kõik piisavalt lähedal, et üks kulgur neid külastada.

"Te ühendate karbonaadid ja nende potentsiaali, delta- ja järvemaardlad on suurepärane koht iidse elu märkide otsimiseks, ja siis on teil vulkaanilised kivimid. Ja see kõik on Perseverance kulguri traaversides, ”ütles Stack Morgan. "Teil on kõik need asjad ühe Marsi missiooni käeulatuses."

Maandumine on kohe käes

Sellise erilise asukohana võite küsida, miks NASA pole varem Jezerosse kulgurit saatnud – nagu Curiosity kulgur, mis praegu Gale'i kraatrit uurib. Seda seetõttu, et Jezero oli varem ebaturvaliste maandumistingimuste tõttu ligipääsmatu. Jezerol on selliseid omadusi nagu liivaluited, järsud nõlvad ja palju hajutatud kive, mis oleks tekitanud varasematele kulguritele maandumisohu.

Kuid visadus on relvastatud a uus maandumissüsteem, nimega Terrain Relative Navigation, mis kasutab kaamerat ja pardakaarte, et tuvastada ohutu maandumiskoht isegi nende ohtude seas. Maandumistehnoloogia on nüüdseks muutunud nii keerukaks, et teadlased saavad valida uurimiseks kõige huvitavama koha ja insenerid võivad öelda, et nad on kindlad, et suudavad seal kulguri maanduda.

Sellegipoolest on kulguri maandumine endiselt keeruline, tohutult keeruline operatsioon, millele kõik hoiavad pöialt. Stack Morgan ütles, et ta oli maandumisel "närvipall", kuid on väga põnevil, et kulgur oma missiooni alustab.

Kuna kulguri robotõlgadel lasub nii palju potentsiaalseid avastusi, hoiame ka pöialt ohutuks maandumiseks ja edukaks missiooniks.

Toimetajate soovitused

• Kosmoloogiline pendelränne: inimeste Marsile viimise keeruline logistika
• Tõukejõu täiustamine: kuidas me saame inimesed Marsile
• Elektrijaamad teistel planeetidel: kuidas me Marsil elektrit toodame
• Hüdratsiooni kogumine: kuidas tulevased asukad Marsil vett loovad ja koguvad
• Astropõllumajandus: kuidas me Marsil põllukultuure kasvatame