Zašto je krater Jezero najuzbudljivije mjesto na Marsu

Kada NASA-in rover Perseverance ovog tjedna sleti na Mars, započet će jedan od najambicioznijih znanstvenih poduhvata koji se mogu zamisliti: potraga za dokazima da je život nekada evoluirao na vanzemaljskom svijetu. Znanstvenici su prilično sigurni da na Marsu sada nema ničega živog, ali misle da je moglo biti u jednom trenutku u povijesti planeta – a rover posjećuje mjesto zvano krater Jezero kako bi naučio više.

Možda ste čuli da je Perseverance tražeći znakove drevnog života, a možda ste čak čuli da ide prema Jezeru jer je to glavna meta u toj potrazi.

Ali zašto su znanstvenici toliko zainteresirani za odlazak na ovu određenu lokaciju? Kako pogađate gdje se život mogao razviti prije milijune ili milijarde godina, na stranom planetu? Što Jezero čini tako posebnim?

Razgovarali smo sa stručnjakinjom za geologiju Marsa, Katie Stack Morgan iz NASA-inog Laboratorija za mlazni pogon, kako bismo saznali.

Potraga za životom je u toku

Glavna atrakcija kratera Jezero je obližnje delta ležište. Prije milijune godina, Mars je imao obilje tekuće vode na površini, a krajolik je bio prošaran rijekama i dolinama. To je značilo da su se krateri poput Jezera punili vodom, a kada je voda tekla u krater iz rijeke, formirala je deltu usporedivu s deltom Mississippija na Zemlji.

Delte su nevjerojatne mete za traženje znakova života, jer pružaju udoban okoliš za nastanak života i zato što koncentriraju organsku tvar na način koji olakšava otkriti.

Međutim, kao i svaki aspekt istraživanja Marsa, nije tako jednostavno kao pronalaženje strukture koja izgleda kao delta i traženje kroz nju. To je zato što je teško ispričati povijest vode na planetu koji je sada tako suh.

Kada gledamo pokazatelje da je nekada postojala voda, "pitanje koje imamo je: Je li ta voda bila tamo dugo vremena?" Stack Morgan je objasnio. Da bi se stvorili uvjeti pogodni za nastanak života kakvog ga mi razumijemo, najbolji uvjeti bi bili topla, plitka voda koja ostaje tisućama godina ili dulje. Kratka bujica vode koja brzo ispari neće pomoći.

Stack Morgan usporedila je ovu situaciju s lokacijom u svojoj državi, Dolinom smrti u Kaliforniji. Tamo je uglavnom suho, ali povremeno pada kiša - a kada pada, voda nekoliko dana stoji u bazenima i može formirati strukture koje se nazivaju aluvijalne lepeze prije nego što ispari.

Nakon što sva voda ispari, aluvijalne lepezaste naslage izgledaju dosta poput delta naslaga. Ali nastaju zbog razdoblja vode na površini koja su prekratka da bi podržala pojavu života. Dakle, to je veliko pitanje: kada vidimo ove lepeze na Marsu, jesu li to delte ili aluvijalne lepeze?

Tu dolazi Jezerovo tajno oružje. Krater ima izlaznu dolinu, duboki kanjon isklesan vodom koja je istjecala iz kratera nakon što se napunio i prelio. Zbog prisutnosti ove izlazne doline, istraživači mogu biti sigurni da nije bilo samo malo vode u Jezero: Bilo je dovoljno da se krater napuni i da se višak vode dulje vrijeme izdubi.

"To je ono što Jezero čini tako uzbudljivim za nas", rekao je Stack Morgan. "Jer osim što imamo nešto za što mislimo da je delta, također imamo nepobitne dokaze da je tamo bilo jezero, jer imamo izlaznu dolinu."

Ta izlazna dolina je posebna rijetkost. Postoji mnogo drugih kratera na Marsu s nečim što se čini da su delte, poput kratera Gale koji istražuje rover Curiosity, ali oni nemaju izlaze. Kao rezultat toga, istraživači nikada ne mogu biti potpuno sigurni da je ono što vide stvarno pokazatelj prisutnosti vode dulje vrijeme.

Nasuprot tome, u Jezeru, istraživači mogu biti sigurni da se krater napunio vodom i prelio, te da je imao vode ono što se naziva geološki značajnim vremenskim razdobljem. Kada je došao zadatak odabira mjesta za slijetanje za Perseverance, "ta je dodatna sigurnost pomogla da Jezero pređe cilj", rekao je Stack Morgan.

Perseverance ima za cilj sletjeti točno ispred ove delte i započeti potragu za znakovima života.

Znakovi u stijenama

Ako Perseverance pronađe dokaze da je nekoć postojao život na Marsu, malo je vjerojatno da će izgledati kao potpuni fosil složenog organizma poput trilobita. Život na planetu možda nikad nije toliko napredovao u svojoj evoluciji. Umjesto toga, dokaz života bi najvjerojatnije bio u obliku fosiliziranog sloja bakterija koji se zove mikrobna prostirka.

“Mikrobi su sposobni ostaviti za sobom znakove koji su veći od mikroskopa”, objasnio je Stack Morgan. "To je jedna od sjajnih stvari kod njih."

Pronašli smo usporedive fosilizirane mikrobne prostirke na Zemlji, koje tvore karakteristične oblike u stijenama u slojevima između sedimenata. Postoje drugi, neorganski načini na koje se ti oblici mogu formirati, tako da nije lako reći je li određeni oblik formirao život. Ali gledajući tragove poput debljine različitih slojeva iznad i ispod potencijalne prostirke i jesu li oni usklađeni što bi se očekivalo od fizičkih uvjeta, geolozi mogu zaključiti jesu li ih vjerojatno stvorio život oblicima.

“Kad bismo s Perseveranceom pronašli uvjerljivog kandidata za fosiliziranu mikrobnu prostirku, s organskim tvarima koje se izmjenjuju u različitim slojevima, s mineralima poput silicija ili željeza, mineralima koje znam da mikrobi vole koristiti u svojim životnim procesima i metabolizmu, a vidjeli smo da se izmjenjuju na način koji se inače ne bi očekivao, tada bih bila sretna,” rekla je, prije nego što je ispravila sebe. “Ne samo sretan, to bi bilo podcjenjivanje stoljeća! Osjećao bih se kao da smo pronašli znak drevnog života na Marsu.”

Karbonatna misterija

Delta nije jedino mjesto na kojem će Perseverance loviti život. Još jedna značajka u blizini mjesta slijetanja Perseverancea su naslage karbonatnih minerala koji su identificirani iz orbite. Te soli nastaju iz reakcija ugljičnog dioksida u atmosferi i vode na površini.

"Imamo mjesta na Zemlji gdje se to događa, poput Bahama", objasnio je Stack Morgan. “Kada razmišljate o Bahamima, to su tople, plitke vode koje vrve grebenskim životom. I dok ne znamo da su na Marsu postojali grebeni, postoji sličan interes za karbonate kao cilj astrobiologije jer ako se karbonati stvaraju u vodi, to je zaključak podržavajući život.” Prisutnost karbonata sugerira da voda koja je bila u krateru Jezero nije bila previše kisela i da je mogla biti ugodno okruženje za razvoj života.

I ne samo to, nego su karbonati također izvrsni u očuvanju znakova života. Dakle, lov na te naslage je odlično mjesto za traženje drevnog života, ali tu je i još jedno geološko pitanje. Marsova atmosfera sastoji se prvenstveno od ugljičnog dioksida i nekada je bila gušća nego danas, a znamo da je u jednom trenutku na površini bilo puno tekuće vode. Ali naslage karbonata na površini su rijetke. "Dakle, postavilo se pitanje gdje su svi karbonati?" rekao je Stack Morgan. "Ako smo nekada imali ovu deblju atmosferu bogatu CO2, tu je pitanje karbonata koji nedostaje."

Pronalaženje odgovora na to pitanje može nam pomoći da razumijemo povijest klime na Marsu. “Proučavamo karbonate ovdje na Zemlji kako bismo saznali stvari poput: Je li u proterozoiku, prije 3 milijarde godina, bilo toplo ili hladno? Karbonati su stvarno dobri u očuvanju klimatskih signala,” rekla je. "Dakle, karbonati su nam doista uzbudljivi, i iz astrobiološke perspektive i njihove povezanosti sa životom, ali i kao zapisivači evolucije drevne klime na Marsu."

Vremenska crta povijesti Marsa

Pronalaženje dokaza o drevnom životu na drugom planetu bilo bi izvanredno znanstveno postignuće, ali Jezero može još mnogo toga reći istraživačima. Jedna trajna misterija o Marsu je točno koliko su stare njegove stijene i koliko su točno različite događaji u njegovoj geološkoj povijesti – poput razdoblja u kojem je na njegovoj površini bilo vode – zapravo dogodilo se.

Kako bi pokušali razumjeti geološku povijest Marsa, geolozi promatraju kratere poput Jezera, koji su nastali udarima, i pokušati modelirati koliko su udarci vjerojatno bili stari, na temelju udarnih kratera koje smo primijetili na drugim mjestima poput mjesec.

"Možemo ih datirati u relativnom smislu koristeći kronologiju kratera s Mjeseca i uzorke koje vraćeno iz Apolla," rekao je Stack Morgan, "ali to je ekstrapolirana stvar koju smo primijenili na Mars. Mnogo je pitanja o tome kada su se stvari zapravo dogodile na Marsu”

Kako bi odgovorili na ova pitanja, geolozi očajnički žele doći do uzorka vulkanskog kamenja. Ono nastaje kada se rastaljena lava stvrdne u čvrstu stijenu i neprocjenjivo je za datiranje jer mogu pročitati kada se dogodio taj prijelaz iz lave u stijenu. To može dati točan datum za događaje kao što su dva udara koja su stvorila krater.

Jezero ima ove vulkanske stijene tik uz deltu rijeke. Dakle, Perseverance će pokupiti uzorak i zatvoriti ga u epruvetu za eventualni povratak na Zemlju pod Mars Sample Return program i geolozi će konačno moći odrediti vremensku crtu Marsa povijesti.

Najstarije stijene na Marsu ili Zemlji

Ipak, ne možemo učiti samo o povijesti Marsa. Možda čak naučimo nešto o povijesti cijelog Sunčevog sustava.

Mars je bio vrlo aktivan u svojoj ranoj povijesti i ima neke izuzetno drevne stijene koje su još uvijek vidljive na njegovoj površini. Neke od njih možemo vidjeti oko ruba kratera Jezero u ogromnim naslagama veličine kuće zvanim megabreča, koje su izbačene u zrak udarom koji je stvorio krater. Smatra se da su te stijene stare oko četiri milijarde godina, što ih čini ne samo jednima od najstarijih stijena na Marsu, već potencijalno čak i starijima od najstarijih stijena na Zemlji.

To je zato što Zemlja ima aktivnu unutrašnjost, s tektonskim pločama koje recikliraju stijene i uništavaju velik dio kamenog zapisa. Unutrašnjost Marsa je, međutim, tektonski neaktivna, tako da tamošnje stijene traju mnogo duže.

“Na Marsu je 50 posto planeta staro tri i pol milijarde godina ili više. Dakle, na Marsu postoji opsežna evidencija vremena ranog Sunčevog sustava koja jednostavno nije ovdje na Zemlji,” rekao je Stack Morgan. "Mars je sjajno mjesto za naučiti o ranom Sunčevom sustavu."

Čarolija Jezera

Svaki od različitih okoliša ima nešto za ponuditi istraživačima: Delta za potragu za drevnim životom, naslage karbonata za učenje o marsovskoj klimi, vulkanskim stijenama za datiranje razdoblja u povijesti Marsa i najstarijim stijenama za učenje o ranom solarnom sustav.

Delte imaju još jednu korisnu značajku, jer su pune kamenja s drugih lokacija koje je nosila rijeka. “Delte služe ovoj stvarno sjajnoj svrsi okupljanja uzoraka stijena s velikih udaljenosti, daleko izvan kratera. Na neki način, rijeka i delta su skupljale kamenje umjesto nas,” rekao je Stack Morgan.

Iako ove stijene nemaju kontekst kao uzorak na licu mjesta, one omogućuju istraživačima da dobiju pogled na raznolikost drevnih stijena koje su postojale na mnogo većem području nego što bi rover mogao istražiti.

I to je čar Jezera – ima sve te mete, od kojih bi svaka sama za sebe bila neprocjenjiva, a sve su dovoljno blizu da ih može posjetiti jedan rover.

“Kombinirate karbonate i potencijal koji oni imaju, delta naslage i jezerske naslage su odlično mjesto za traženje znakova drevnog života, a zatim imate vulkansko kamenje. I sve je to unutar putanja rovera Perseverance,” rekao je Stack Morgan. "Imate sve te stvari u dosegu jedne misije na Mars."

Touchdown je neizbježan

Budući da se radi o tako posebnoj lokaciji, mogli biste se zapitati zašto NASA dosad nije poslala rover na Jezero – poput rovera Curiosity koji trenutno istražuje krater Gale. To je zato što je Jezero ranije bilo nedostupno zbog nesigurnih uvjeta za slijetanje. Jezero ima značajke poput pješčanih dina, strmih padina i puno razbacanog kamenja, što bi stvorilo opasnost od slijetanja za prethodne rovere.

Ali Perseverance je naoružan a novi sustav slijetanja, pod nazivom Terrain Relative Navigation, koja koristi kameru i ugrađene karte za prepoznavanje sigurnog mjesta za slijetanje čak i među ovim opasnostima. Tehnologija slijetanja sada je postala toliko sofisticirana da znanstvenici mogu odabrati najzanimljivije mjesto za istraživanje, a inženjeri mogu reći da su uvjereni da tamo mogu spustiti rover.

Unatoč tome, slijetanje rovera i dalje je zamršena, iznimno složena operacija za koju svi drže fige. Stack Morgan rekla je da je bila "klupko živaca" zbog slijetanja, ali da je duboko uzbuđena što će rover započeti svoju misiju.

S toliko potencijalnih otkrića na robotskim ramenima rovera, također ćemo držati fige za sigurno slijetanje i uspješnu misiju.

Preporuke urednika

• Kozmološko putovanje na posao: Zamršena logistika slanja ljudi na Mars
• Usavršavanje pogona: Kako ćemo odvesti ljude na Mars
• Elektrane na drugim planetima: Kako ćemo proizvoditi električnu energiju na Marsu
• Žetva hidratacije: Kako će budući doseljenici stvarati i skupljati vodu na Marsu
• Astropoljoprivreda: Kako ćemo uzgajati usjeve na Marsu