Miért a Jezero-kráter a legizgalmasabb hely a Marson?

Amikor a NASA Perseverance roverje ezen a héten landol a Marson, az egyik elképzelhető legambiciózusabb tudományos törekvésbe fog belekezdeni: bizonyítékokat keresni arra vonatkozóan, hogy valaha az élet egy idegen világban fejlődött ki. A tudósok egészen biztosak abban, hogy ma már semmi sem él a Marson, de úgy gondolják, hogy lehetett volna a bolygó történetének egy pontján – és a rover felkeresi a Jezero-kráter nevű helyet, hogy tanuljon több.

Talán hallottad már, hogy a Kitartás az az ősi élet jeleit keresve, és talán még azt is hallotta, hogy Jezero felé tart, mert ez az elsődleges cél a keresésben.

De miért olyan érdekli a tudósokat, hogy erre az egy adott helyre menjenek? Hogyan találja ki, hol alakulhatott ki az élet több millió vagy milliárd évvel ezelőtt egy idegen bolygón? Mitől olyan különleges a Jezero?

Beszélgettünk a Mars geológiai szakértőjével, Katie Stack Morgannel, a NASA Jet Propulsion Laboratory munkatársával, hogy megtudjuk.

Folyik a vadászat az életre

A Jezero-kráter főszereplője a közeli delta lelőhely. Évmilliókkal ezelőtt a Mars felszínén rengeteg folyékony víz volt, a tájat pedig folyók és völgyek tarkították. Ez azt jelentette, hogy az olyan kráterek, mint a Jezero, megteltek vízzel, és amikor víz áramlott a kráterbe egy folyóból, a Mississippi-deltához hasonló deltát alkotott a Földön.

A delták hihetetlen célpontok az életjelek keresésében, mert mindkettő kényelmes környezet az élet kialakulásához, és mivel a szerves anyagokat úgy koncentrálják, hogy az könnyebb legyen felismerni.

Azonban, mint a Mars-kutatás alapvetően minden aspektusa, ez sem olyan egyszerű, mint megtalálni egy deltának látszó szerkezetet, és átvadászni rajta. Ennek az az oka, hogy nehéz megmondani a víz történetét egy olyan bolygón, amely most annyira száraz.

Ha azt a mutatót nézzük, hogy valaha víz volt, „az a kérdésünk, hogy ott volt ez a víz sokáig?” – magyarázta Stack Morgan. Annak érdekében, hogy az általunk értelmezett élet kialakulását elősegítő feltételeket teremtsünk, a legjobb feltételek a meleg, sekély víz lenne, amely több ezer évig vagy tovább is megmarad. Egy rövid, gyorsan elpárolgó vízözön nem vágja meg.

Stack Morgan ezt a helyzetet az államában, a kaliforniai Death Valley-ben lévő helyszínhez hasonlította. Többnyire száraz van ott, de időnként esik az eső – és ha esik, a víz néhány napig medencékben ül, és hordalékkúpoknak nevezett szerkezeteket képezhet, mielőtt elpárologna.

Miután az összes víz elpárolgott, a hordaléklerakódások nagyon hasonlítanak a delta lerakódásokhoz. De a felszínen vizes időszakok alkotják, amelyek túl rövidek ahhoz, hogy támogassák az élet kialakulását. Szóval ez a nagy kérdés: amikor ezeket a legyezőformákat látjuk a Marson, delták vagy hordaléklegyezők?

Itt jön be Jezero titkos fegyvere. A kráternek van egy kivezető völgye, egy mély kanyon, amelyet a víz vésett ki, amely akkor folyt ki a kráterből, amikor az megtelt és túlcsordult. A kivezető völgy jelenléte miatt a kutatók biztosak lehetnek abban, hogy nem volt csak egy kis víz Jezero: Elég volt ahhoz, hogy a kráter megteljen, és a felesleges víz hosszú időn keresztül kiválik.

„Ez az, ami számunkra olyan izgalmassá teszi a Jezerót” – mondta Stack Morgan. „Mert amellett, hogy van egy deltának gondolunk, megdönthetetlen bizonyítékunk van arra is, hogy volt ott egy tó, mert megvan a kivezető völgyünk.”

Különleges ritkaság az a kivezető völgy. Rengeteg más, deltának tűnő kráter található a Marson, például a Gale-kráter, ahol a Curiosity rover kutat, de nincs kivezetésük. Ennek eredményeként a kutatók soha nem lehetnek teljesen biztosak abban, hogy amit látnak, az valóban azt jelzi, hogy a víz hosszú ideig jelen van.

Ezzel szemben Jezeróban a kutatók biztosak lehetnek abban, hogy a kráter megtelt vízzel és túlcsordult, és hogy egy geológiailag jelentős időszakon keresztül volt benne víz. Amikor a Perseverance leszállóhelyének kiválasztásáról volt szó, „ez a plusz bizonyosság az, ami segített Jezerót a célvonalon túljutni” – mondta Stack Morgan.

A kitartás célja, hogy közvetlenül a delta előtt landoljon, és elkezdje keresni az élet jeleit.

Jelek a sziklákon

Ha a Perseverance bizonyítékot talál arra, hogy valaha élet volt a Marson, nem valószínű, hogy egy olyan összetett organizmus teljes kövületének fog kinézni, mint egy trilobit. Lehet, hogy a bolygó élete soha nem haladt ilyen messzire az evolúciójában. Ehelyett az élet bizonyítéka nagy valószínűséggel egy megkövesedett baktériumlap, amelyet mikrobiális szőnyegnek neveznek.

„A mikrobák képesek mikroszkopikusnál nagyobb jeleket hagyni maguk után” – magyarázta Stack Morgan. – Ez az egyik nagyszerű dolog bennük.

Hasonló megkövesedett mikrobiális szőnyegeket találtunk a Földön, amelyek jellegzetes formákat alkotnak a kőzetekben az üledékek közötti rétegekben. Ezek az alakzatok más, nem szerves módokon is kialakulhatnak, így nem könnyű megmondani, hogy az adott alakzatot kifejezetten az élet alakította-e ki. De ha olyan nyomokat nézünk, mint a különböző rétegek vastagsága a potenciális szőnyeg felett és alatt, és hogy ezek megfelelnek-e A geológusok arra következtethetnek, hogy az élet teremtette-e őket formák.

„Ha a Kitartással meggyőző jelöltet találnánk egy megkövesedett mikrobiális szőnyegre, amelyben a szerves anyagok különböző rétegekben váltakoznak, olyan ásványokkal, mint a szilícium-dioxid vagy a vas, olyan ásványokkal, amelyeket mi Tudjuk, hogy a mikrobák szeretnek hasznosítani életfolyamataikban és anyagcseréjükben, és láttuk, hogy ha úgy váltakoznak, ahogy az egyébként nem várható, akkor boldog lennék” – mondta, mielőtt kijavította volna. önmaga. „Nem csak boldog, ez az évszázad alábecsülése lenne! Úgy érzem, mintha ősi élet jelét találtuk volna a Marson.

Karbonát rejtély

Nem a delta az egyetlen hely, ahol a Perseverance életre vadászik. A Perseverance leszállóhelyének egy másik jellemzője a pályáról azonosított karbonát ásványok lelőhelyei. Ezek a sók a légkörben lévő szén-dioxid és a felszínen lévő víz reakcióiból képződnek.

„Vannak helyek a Földön, ahol ez megtörténik, például a Bahamák” – magyarázta Stack Morgan. „Ha a Bahamákra gondolunk, az meleg, sekély vizek hemzsegnek a zátonyok életétől. És bár nem tudjuk, hogy voltak-e zátonyok a Marson, hasonló érdeklődés mutatkozik a karbonátok iránt, mint asztrobiológiai célpontok iránt, mert ha karbonátok képződnek a vízben, az meggyőző. támogatja az életet.” A karbonátok jelenléte arra utal, hogy a Jezero-kráterben lévő víz nem volt túl savas, és kényelmes környezet lehetett az élet virágzásához.

Nem csak ez, de a karbonátok is kiválóan megőrzik az életjeleket. Tehát ezeken a lelőhelyeken való vadászat remek hely az ősi élet felkutatására, de van egy másik geológiai kérdés is. A marsi légkör elsősorban szén-dioxidból áll, és régebben vastagabb volt, mint manapság, és tudjuk, hogy egy időben rengeteg folyékony víz volt a felszínen. De a karbonát lerakódások a felszínen ritkák. – Szóval felmerült a kérdés, hogy hol vannak a karbonátok? – mondta Stack Morgan. "Ha valaha volt ez a vastagabb, szén-dioxidban gazdag légkör, akkor ez a hiányzó karbonátkérdés."

Ha választ találunk erre a kérdésre, az segíthet megérteni a marsi éghajlat történetét. „A karbonátokat tanulmányozzuk itt a Földön, hogy megtudjuk, hogy: Meleg vagy hideg volt a proterozoikumban 3 milliárd évvel ezelőtt? A karbonátok nagyon jók az éghajlati jelek megőrzésében” – mondta. "Tehát a karbonátok nagyon izgalmasak számunkra, mind asztrobiológiai szempontból, mind az élettel való kapcsolatuk szempontjából, de mint a Mars ősi éghajlati fejlődésének rögzítői is."

A marsi történelem idővonala

Rendkívüli tudományos eredmény lenne találni bizonyítékot az ősi életre egy másik bolygón, de Jezero még többet tud mondani a kutatóknak. A Mars egyik maradandó rejtélye, hogy pontosan hány évesek a sziklaalakzatai, és pontosan mikor különböznek egymástól geológiai történetének eseményei – például az az időszak, amikor víz volt a felszínén – valójában történt.

A Mars geológiai történetének megértése érdekében a geológusok olyan krátereket vizsgálnak meg, mint a Jezero, amelyek becsapódási események következtében alakulnak ki, és próbálja meg modellezni, hogy a becsapódások valószínűleg milyen régiek voltak, olyan becsapódási kráterek alapján, amelyeket más helyeken, például hold.

„Relatív értelemben tudjuk datálni őket a Hold kráterek kronológiája és a mi minták alapján visszahozták az Apollótól – mondta Stack Morgan –, de ez egy extrapolált dolog, amit alkalmaztunk Mars. Sok kérdés merül fel azzal kapcsolatban, hogy mikor történtek dolgok valójában a Marson”

E kérdések megválaszolásához a geológusok kétségbeesetten szeretnének egy vulkanikus kőzetmintát találni. Ez akkor keletkezik, amikor az olvadt láva szilárd kővé keményedik, és felbecsülhetetlen értékű a randevúzáshoz, mert tudják, hogy mikor történt átmenet a lávából a sziklába. Ez pontos dátumot adhat az olyan eseményekhez, mint a krátert létrehozó két becsapódás.

Jezeroban ezek a vulkanikus kőzetek közvetlenül a folyó deltájának közelében találhatók. Tehát a Perseverance felvesz egy mintát, és egy csőbe zárja, hogy végül visszatérhessen a Földre A Mars Sample Return program, és a geológusok végre meg tudják határozni a Mars idővonalát történelem.

A legrégebbi sziklák a Marson vagy a Földön

De nem csak a Mars történetét ismerhetjük meg. Akár az egész Naprendszer történetét is megismerhetjük.

A Mars nagyon aktív volt korai történelmében, és néhány rendkívül ősi kőzet még mindig látható a felszínén. Ezek közül néhányat a Jezero-kráter peremén láthatunk hatalmas, ház méretű, megabreccia nevű lerakódásokban, amelyek a krátert létrehozó becsapódás következtében kerültek a levegőbe. Ezek a kőzetek a feltételezések szerint négymilliárd évesek, így nemcsak a Mars legrégebbi kőzetei közé tartoznak, hanem potenciálisan még a Föld legrégebbi kőzeteinél is idősebbek.

Ennek az az oka, hogy a Földnek aktív belseje van, lemeztektonikával, amely újrahasznosítja a kőzeteket, és elpusztítja a kőzetlemezek nagy részét. A Mars belseje azonban tektonikusan inaktív, így a sziklák ott sokkal hosszabb ideig fennmaradnak.

„A Marson a bolygó 50 százaléka három és fél milliárd éves vagy idősebb. Tehát ez a kiterjedt feljegyzés a korai naprendszer idejéről a Marson őrzött, ami egyszerűen nincs itt a Földön” – mondta Stack Morgan. "A Mars nagyszerű hely, ahol megismerkedhet a korai Naprendszerrel."

Jezero varázslata

A különböző környezetek mindegyike kínál valamit a kutatóknak: az ősi élet keresésének deltája, a karbonát lerakódások megismerkedhet a marsi éghajlattal, a vulkáni kőzetekkel a Mars történetének korszakaihoz, és a legősibb kőzetekkel, hogy megismerje a korai napelemet rendszer.

A deltáknak van egy másik hasznos tulajdonsága is, mivel tele vannak más helyekről származó sziklákkal, amelyeket a folyó hordott. „A Delták ezt az igazán nagyszerű célt szolgálják, hogy a kráteren kívülről távoli kőzetmintákat hozzanak össze. Bizonyos szempontból a folyó és a delta gyűjtötte nekünk a kőzeteket” – mondta Stack Morgan.

Bár ezeknek a kőzeteknek nincs olyan kontextusa, mint egy in situ mintának, lehetővé teszik a kutatók számára, hogy a egy pillantás az ősi sziklák sokféleségére, amelyek sokkal nagyobb területen léteztek, mint amit egy rover képes volna Fedezd fel.

És ez a Jezero varázsa – mindezekkel a célpontokkal rendelkezik, amelyek mindegyike önmagában felbecsülhetetlen értékű lenne, és mindegyik elég közel van ahhoz, hogy egyetlen rover meglátogassa.

„Összevonja a karbonátokat és a bennük rejlő potenciált, a delta-lerakódás és a tó üledékei kiváló hely az ősi élet jeleinek keresésére, és akkor megvannak a vulkáni kőzetek. És ez mind a Perseverance rover körútján belül van” – mondta Stack Morgan. – Mindezek a dolgok egyetlen Mars-küldetés hatókörében vannak.

A touchdown küszöbön áll

Ilyen különleges helyszínként felmerülhet a kérdés, hogy a NASA miért nem küldött korábban Jezeróra rovert – például a Curiosity rovert, amely jelenleg a Gale-krátert kutatja. Ennek az az oka, hogy a Jezero korábban elérhetetlen volt a nem biztonságos leszállási körülmények miatt. A Jezero olyan jellemzőkkel rendelkezik, mint a homokdűnék, a meredek lejtők és a sok szétszórt szikla, amelyek leszállási veszélyt jelentettek volna a korábbi roverek számára.

De a Kitartás felfegyverkezve a új leszállórendszer, az úgynevezett Terrain Relative Navigation, amely egy kamera és a fedélzeti térképek segítségével azonosítja a biztonságos leszállási helyet még ilyen veszélyek között is. A leszállási technológia mára annyira kifinomulttá vált, hogy a tudósok kiválaszthatják a legérdekesebb helyszínt a feltáráshoz, a mérnökök pedig azt mondhatják, hogy biztosak abban, hogy ott le tudják tenni a rovert.

Ennek ellenére a rover leszállása még mindig bonyolult, masszívan összetett művelet, amelyre mindenki résen tartja. Stack Morgan azt mondta, hogy „ideggolyó” volt a landolás kapcsán, de nagyon izgatott, hogy a rover megkezdje küldetését.

Mivel annyi potenciális felfedezés nyugszik a rover robot vállán, mi is törekszünk a biztonságos leszállás és a sikeres küldetés érdekében.

Szerkesztői ajánlások

• Kozmológiai ingázás: Az emberek Marsra helyezésének trükkös logisztikája
• A meghajtás tökéletesítése: Hogyan juttatjuk el az embereket a Marsra
• Erőművek más bolygókon: Hogyan termelünk áramot a Marson
• Hidratáció begyűjtése: Hogyan teremtenek és gyűjtenek vizet a leendő telepesek a Marson
• Asztromezőgazdaság: Hogyan termesztünk majd növényeket a Marson