Miksi Jezero-kraatteri on Marsin jännittävin paikka

Kun NASAn Perseverance-mönkijä laskeutuu Marsiin tällä viikolla, se aloittaa yhden kunnianhimoisimmista kuviteltavissa olevista tieteellisistä hankkeista: etsimään todisteita siitä, että elämä on kerran kehittynyt vieraassa maailmassa. Tiedemiehet ovat melko varmoja siitä, että Marsissa ei nyt elä mitään, mutta heidän mielestään olisi voinut olla yhdessä vaiheessa planeetan historiaa – ja kulkija vierailee paikassa nimeltä Jezero Crater oppiakseen lisää.

Olet ehkä kuullut, että Perseverance on etsimään merkkejä muinaisesta elämästä, ja olet ehkä jopa kuullut, että se on matkalla Jezeroon, koska se on haun ensisijainen kohde.

Mutta miksi tiedemiehet ovat niin kiinnostuneita menemään tähän tiettyyn paikkaan? Kuinka arvaatte, missä elämä on voinut kehittyä miljoonia tai miljardeja vuosia sitten vieraalla planeetalla? Mikä tekee Jezerosta niin erityisen?

Puhuimme Marsin geologian asiantuntijan Katie Stack Morganin kanssa NASAn Jet Propulsion Laboratorysta selvittääksemme.

Elämän metsästys on käynnissä

Jezero-kraatterin pääkohde on läheinen delta-esiintymä. Miljoonia vuosia sitten Marsin pinnalla oli runsaasti nestemäistä vettä, ja maisema oli täynnä jokia ja laaksoja. Tämä tarkoitti, että Jezeron kaltaiset kraatterit täyttyivät vedellä, ja kun vesi virtasi kraatteriin joesta, se muodosti suiston, joka oli verrattavissa Mississippin suistoon maan päällä.

Deltat ovat uskomattomia kohteita elämänmerkkien etsimiselle, koska ne tarjoavat mukavan ympäristön elämän syntymiselle ja koska ne keskittyvät orgaanista ainetta tavalla, joka helpottaa sitä havaita.

Kuten periaatteessa kaikki Marsin tutkimuksen osa-alueet, se ei kuitenkaan ole aivan niin yksinkertaista kuin deltalta näyttävän rakenteen löytäminen ja sen läpi metsästäminen. Tämä johtuu siitä, että on vaikea kertoa veden historiaa planeetalla, joka on nyt niin kuiva.

Kun tarkastellaan indikaattoreita siitä, että kerran oli vettä, "kysymys, joka meillä on: oliko se vesi siellä pitkään?" Stack Morgan selitti. Jotta voitaisiin luoda suotuisat olosuhteet ymmärtämämme elämän syntymiselle, parhaat olosuhteet olisivat lämmin, matala vesi, joka pysyy tuhansia vuosia tai pidempään. Lyhyt nopeasti haihtuva vesitulva ei leikkaa sitä.

Stack Morgan vertasi tätä tilannetta paikkaan osavaltiossaan, Death Valleyssa Kaliforniassa. Siellä on enimmäkseen kuivaa, mutta ajoittain sataa – ja kun sataa, vesi istuu altaissa muutaman päivän ja voi muodostaa tulvivihkimiksi kutsuttuja rakenteita ennen kuin se haihtuu.

Kun kaikki vesi on haihtunut pois, tulvapuhaltimen kerrostumat näyttävät paljon deltakertymiltä. Mutta ne muodostuvat veden pinnalla olevista jaksoista, jotka ovat liian lyhyitä tukemaan elämän syntymistä. Joten se on iso kysymys: kun näemme nämä viuhkamuodot Marsissa, ovatko ne suistoja vai tulvaviuhkaa?

Tässä Jezeron salainen ase astuu sisään. Kraatterilla on ulostulolaakso, syvä kanjoni, jonka veti vesi, joka virtasi ulos kraatterista sen täyttyessä ja ylivuodosta. Tämän ulostulolaakson vuoksi tutkijat voivat olla varmoja, ettei siellä ollut vain vähän vettä. Jezero: Kraatteri täyttyi ja ylimääräinen vesi vei ulos pitkän ajan kuluessa.

"Se tekee Jezerosta niin jännittävän meille", Stack Morgan sanoi. "Koska sen lisäksi, että meillä on mielestämme suistoalue, meillä on myös kiistattomia todisteita siitä, että siellä oli järvi, koska meillä on ulostulolaakso."

Tuo ulostulolaakso on erityinen harvinaisuus. Marsissa on paljon muita kraattereita, jotka näyttävät olevan delta, kuten Gale-kraatteri, jota Curiosity-mönkijä tutkii, mutta niillä ei ole myyntipisteitä. Tämän seurauksena tutkijat eivät voi koskaan olla täysin varmoja siitä, että heidän näkemyksensä on todella osoitus siitä, että vettä on ollut läsnä pitkään.

Sitä vastoin Jezerossa tutkijat voivat luottaa siihen, että kraatteri täyttyi vedellä ja vuoti yli ja että siinä oli vettä niin sanotun geologisesti merkittävän ajanjakson ajan. Mitä tuli Perseverancen laskeutumispaikan valitsemiseen, "tämä lisävarmuus on se, mikä auttoi nostamaan Jezeron maaliin", Stack Morgan sanoi.

Sinnikkyys pyrkii laskeutumaan aivan tämän suiston eteen aloittaakseen elämänmerkkien etsimisen.

Merkkejä kallioissa

Jos Perseverance löytää todisteita siitä, että Marsissa oli joskus elämää, se tuskin näyttää täydelliseltä fossiililta monimutkaisesta organismista, kuten trilobiitti. Elämä planeetalla ei ehkä ole koskaan edennyt näin pitkälle evoluutioonsa. Sen sijaan todiste elämästä olisi todennäköisesti kivettyneen bakteerilevyn muodossa, jota kutsutaan mikrobimatoksi.

"Mikrobit voivat jättää jälkeensä merkkejä, jotka ovat suurempia kuin mikroskooppiset", Stack Morgan selitti. "Se on yksi hienoista asioista heissä."

Olemme löytäneet maapallolta vastaavia fossiilisia mikrobimattoja, jotka muodostavat kallioihin erottuvia muotoja sedimentin välisissä kerroksissa. On olemassa muita, ei-orgaanisia tapoja, joilla nämä muodot voivat muodostua, joten ei ole helppoa sanoa, onko tietyn muodon muotoutunut nimenomaan elämä. Mutta katsomalla vihjeitä, kuten potentiaalisen maton ylä- ja alapuolella olevien eri kerrosten paksuutta ja sitä, ovatko ne mukaisia geologit voivat päätellä, olivatko ne todennäköisesti elämän luomia lomakkeita.

"Jos Perseverancen avulla löytäisimme houkuttelevan ehdokkaan kivettyneelle mikrobimatolle, jossa orgaaniset aineet vuorottelevat eri kerroksissa, mineraalien, kuten piidioksidin tai raudan, kanssa. tiedämme, että mikrobit käyttävät mielellään elämänprosesseissaan ja aineenvaihdunnassaan, ja näimme, että vuorotellen tavalla, jota ei muuten olisi odotettu, niin olisin iloinen", hän sanoi ennen korjausta. oma itsensä. ”Ei vain iloinen, se olisi vuosisadan aliarviointi! Minusta tuntuisi, että olisimme löytäneet merkin muinaisesta elämästä Marsista.

Karbonaatti mysteeri

Delta ei ole ainoa paikka, jossa Perseverance etsii elämää. Toinen Perseverancen laskeutumispaikan lähellä oleva ominaisuus ovat kiertoradalta tunnistetut karbonaattimineraalien esiintymät. Nämä suolat muodostuvat ilmakehän hiilidioksidin ja pinnalla olevan veden reaktioista.

"Meillä on paikkoja maan päällä, joissa näin tapahtuu, kuten Bahama", Stack Morgan selitti. "Kun ajattelee Bahamaa, se on lämmin, matala vesi täynnä riuttaelämää. Ja vaikka emme tiedä, että Marsissa oli riuttoja, karbonaatteja kohtaan on samanlainen kiinnostus astrobiologisena kohteena, koska jos karbonaatteja muodostuu veteen, se on ratkaisevaa tukea elämää." Karbonaattien esiintyminen viittaa siihen, että Jezeron kraatterin vesi ei ollut liian hapanta, ja se olisi voinut olla mukava ympäristö elämän kukoistamiselle.

Ei vain sitä, vaan karbonaatit ovat myös erinomaisia ​​​​elinmerkkien säilyttämisessä. Joten näiden esiintymien läpi metsästäminen on loistava paikka etsiä muinaista elämää, mutta linjalla on myös toinen geologinen kysymys. Marsin ilmakehä koostuu pääasiassa hiilidioksidista ja oli aiemmin paksumpaa kuin nykyään, ja tiedämme, että aikoinaan pinnalla oli runsaasti nestemäistä vettä. Mutta karbonaattikertymät pinnalla ovat harvinaisia. "Joten on kysytty, missä kaikki karbonaatit ovat?" Stack Morgan sanoi. "Jos meillä oli kerran tämä paksumpi, hiilidioksidipitoinen ilmakehä, puuttuu tämä karbonaattikysymys."

Vastausten löytäminen tähän kysymykseen voi auttaa meitä ymmärtämään Marsin ilmaston historiaa. "Tutkimme karbonaatteja täällä maan päällä saadaksemme selville asioita, kuten: Oliko proterotsoiikissa lämmintä vai kylmää 3 miljardia vuotta sitten? Karbonaatit ovat todella hyviä ilmastosignaalien säilyttämisessä", hän sanoi. "Joten karbonaatit ovat meille todella jännittäviä sekä astrobiologian näkökulmasta että niiden yhteydestä elämään, mutta myös Marsin muinaisen ilmaston kehityksen tallentajina."

Marsin historian aikajana

Todisteiden löytäminen muinaisesta elämästä toiselta planeetalta olisi poikkeuksellinen tieteellinen saavutus, mutta Jezero voi kertoa tutkijoille muutakin. Yksi Marsin pysyvä mysteeri on, kuinka vanhoja sen kalliomuodostelmat ovat ja kuinka erilaisia tapahtumia sen geologisessa historiassa – kuten ajanjakso, jolloin sen pinnalla oli vettä – itse asiassa tapahtui.

Yrittääkseen ymmärtää Marsin geologista historiaa geologit tarkastelevat Jezeron kaltaisia ​​kraattereita, jotka muodostuvat törmäystapahtumista, ja yritä mallintaa, kuinka vanhoja iskut ovat todennäköisesti olleet, perustuen törmäyskraatteriin, joita olemme havainneet muissa paikoissa, kuten kuu.

"Voimme päivämäärän suhteellisessa mielessä käyttämällä kuusta saatua kraatterikronologiaa ja näytteitä tuotu takaisin Apollosta", Stack Morgan sanoi, "mutta se on ekstrapoloitu asia, jota olemme soveltaneet Mars. On paljon kysymyksiä siitä, milloin asiat todella tapahtuivat Marsissa"

Vastatakseen näihin kysymyksiin geologit haluavat epätoivoisesti saada käsiinsä näytteen vulkaanisesta kivestä. Tämä muodostuu sulan laavan kovettuessa kiinteäksi kiveksi, ja se on korvaamaton treffeille, koska he osaavat lukea, milloin tämä siirtymä lavasta kalliolle tapahtui. Tämä voi antaa tarkan päivämäärän tapahtumille, kuten kahdelle kraatterin luoneelle törmäykselle.

Jezerossa on nämä vulkaaniset kivet aivan joen suiston lähellä. Joten Perseverance ottaa näytteen ja sulkee sen putkeen palatakseen lopulta maan alle Mars Sample Return -ohjelma, ja geologit voivat vihdoin määrittää Marsin aikajanan historia.

Marsin tai maan vanhimmat kivet

Emme kuitenkaan voi oppia vain Marsin historiasta. Saatamme jopa oppia koko aurinkokunnan historiasta.

Mars oli varhaisessa historiassaan erittäin aktiivinen, ja sen pinnalla on edelleen nähtävissä erittäin muinaisia ​​kiviä. Näemme joitain näistä Jezeron kraatterin reunalla valtavissa, talon kokoisissa, megabreccia-nimiseissä kerrostumissa, jotka nousivat ilmaan kraatterin luoneen törmäyksen seurauksena. Näiden kivien uskotaan olevan noin neljä miljardia vuotta vanhoja, mikä tekee niistä paitsi osan Marsin vanhimmista kivistä, mutta mahdollisesti jopa vanhempia kuin maan vanhimmat kivet.

Tämä johtuu siitä, että maapallolla on aktiivinen sisäosa, jonka levytektoniikka kierrättää kiviä ja tuhoaa suuren osan kivilajeista. Marsin sisäosat ovat kuitenkin tektonisesti inaktiivisia, joten siellä olevat kivet kestävät paljon pidempiä aikoja.

"Marsin planeettasta 50 prosenttia on vähintään kolme ja puoli miljardia vuotta vanhaa. Joten Marsissa on säilynyt laaja tietue varhaisesta aurinkokunnan ajasta, jota ei vain ole täällä maan päällä", Stack Morgan sanoi. "Mars on loistava paikka oppia varhaisesta aurinkokunnasta."

Jezeron taika

Jokaisella eri ympäristöllä on jotain tarjottavaa tutkijoille: Delta muinaisen elämän etsimiseen, karbonaattiesiintymät oppia Marsin ilmastosta, vulkaanisista kivistä Marsin historian aikakausille ja vanhimmista kivistä oppiaksesi varhaisesta aurinkosta järjestelmä.

Deltassa on myös toinen hyödyllinen ominaisuus, koska ne ovat täynnä kiviä muista paikoista, joita joki kantaa. "Deltat palvelevat tätä todella hienoa tarkoitusta tuoda yhteen kivinäytteitä kaukaa, kraatterin ulkopuolelta. Joillain tavoin joki ja suisto ovat keränneet kiviä puolestamme”, Stack Morgan sanoi.

Vaikka näillä kivillä ei ole kontekstia kuin in situ -näytteellä, ne antavat tutkijoille mahdollisuuden saada a välähdys muinaisten kivien monimuotoisuudesta, joka oli olemassa paljon suuremmalla alueella kuin mönkijä pystyisi tutkia.

Ja se on Jezeron taika – siinä on kaikki nämä kohteet, joista jokainen olisi korvaamaton yksinään, kaikki riittävän lähellä yhden roverin vierailemiseksi.

"Yhdistetään karbonaatit ja niiden potentiaali, suisto- ja järviesiintymät ovat hyvä paikka etsiä merkkejä muinaisesta elämästä, ja sitten sinulla on vulkaaniset kivet. Ja tämä kaikki on Perseverance-mönkijän ulottuvilla, Stack Morgan sanoi. "Teillä on kaikki nämä asiat yhden Mars-tehtävän ulottuvilla."

Kosketus on välitön

Koska kyseessä on erityinen sijainti, saatat ihmetellä, miksi NASA ei ole aiemmin lähettänyt Jezeroon mönkijää – kuten Curiosity-mönkijää, joka parhaillaan tutkii Galen kraatteria. Tämä johtuu siitä, että Jezeroon ei aiemmin ollut pääsyä turvattomien laskeutumisolosuhteiden vuoksi. Jezerossa on ominaisuuksia, kuten hiekkadyynejä, jyrkkiä rinteitä ja paljon hajallaan olevia kiviä, jotka olisivat aiheuttaneet laskeutumisvaaran aiemmille rovereille.

Mutta sinnikkyys on aseistettu a uusi laskeutumisjärjestelmä, nimeltään Terrain Relative Navigation, joka käyttää kameraa ja laivassa olevia karttoja tunnistamaan turvallisen laskeutumispaikan jopa näiden vaarojen keskellä. Laskeutumisteknologiasta on nyt tullut niin pitkälle kehitettyä, että tutkijat voivat valita mielenkiintoisimman paikan tutkittavaksi, ja insinöörit voivat sanoa, että he ovat varmoja voivansa laskeutua sinne.

Siitä huolimatta mönkijän laskeutuminen on edelleen monimutkainen, massiivisesti monimutkainen operaatio, jolle kaikki pitävät peukkuja pystyssä. Stack Morgan sanoi olevansa "hermopallo" laskeutumisen suhteen, mutta on erittäin innoissaan siitä, että rover aloittaa tehtävänsä.

Koska mönkijän robottihartioilla on niin paljon potentiaalisia löytöjä, pidämme myös peukkuja turvallisen laskeutumisen ja onnistuneen tehtävän puolesta.

Toimittajien suositukset

• Kosmologinen työmatka: Hankala logistiikka ihmisten saattamiseksi Marsiin
• Propulsion parantaminen: Miten saamme ihmiset Marsiin
• Voimalaitokset muilla planeetoilla: Kuinka tuotamme sähköä Marsissa
• Nesteytys: kuinka tulevat uudisasukkaat luovat ja keräävät vettä Marsiin
• Astromaatalous: Kuinka kasvatamme satoja Marsissa