Kodėl Jezero krateris yra pati įspūdingiausia vieta Marse?

Kai NASA „Perseverance“ marsaeigis šią savaitę nusileis Marse, jis pradės vieną ambicingiausių mokslinių darbų, kokių tik galima įsivaizduoti: ieškoma įrodymų, kad gyvybė kažkada atsirado svetimame pasaulyje. Mokslininkai yra gana tikri, kad Marse dabar nieko negyvena, bet jie mano, kad galėjo būti vienu planetos istorijos tašku – ir roveris lankosi vietoje, vadinamoje Jezero krateriu, kad pasimokytų daugiau.

Galbūt girdėjote, kad atkaklumas yra ieškant senovės gyvybės ženklų, ir galbūt net girdėjote, kad jis keliauja į Jezero, nes tai yra pagrindinis tos paieškos tikslas.

Bet kodėl mokslininkai taip domisi vykti į šią konkrečią vietą? Kaip atspėti, kur gyvybė galėjo išsivystyti prieš milijonus ar milijardus metų svetimoje planetoje? Kuo Jezero toks ypatingas?

Norėdami tai išsiaiškinti, kalbėjomės su Marso geologijos eksperte Katie Stack Morgan iš NASA Reaktyvinio judėjimo laboratorijos.

Gyvybės medžioklė tęsiasi

Jezero kraterio antraštė yra netoliese esantis deltos telkinys. Prieš milijonus metų Marso paviršiuje buvo daug skysto vandens, o kraštovaizdis buvo nusėtas upėmis ir slėniais. Tai reiškė, kad tokie krateriai kaip Jezero prisipildė vandens, o kai vanduo į kraterį tekėjo iš upės, jis sudarė delta, panašią į Misisipės deltą Žemėje.

Deltos yra neįtikėtini taikiniai ieškant gyvybės ženklų, nes jie suteikia patogų aplinką gyvybei atsirasti ir dėl to, kad organinės medžiagos koncentruojamos taip, kad būtų lengviau aptikti.

Tačiau, kaip ir iš esmės kiekvienas Marso tyrinėjimo aspektas, tai nėra taip paprasta, kaip rasti struktūrą, kuri atrodo kaip delta, ir ją sumedžioti. Taip yra todėl, kad sunku nupasakoti vandens istoriją planetoje, kuri dabar tokia sausa.

Žvelgiant į rodiklius, kad kažkada buvo vandens, „kyla klausimas: ar tas vanduo ten buvo ilgą laiką? Stakas Morganas paaiškino. Norint sudaryti palankias sąlygas gyvybei, kaip mes ją suprantame, atsirasti, geriausios sąlygos būtų šiltas, seklus vanduo, išsilaikantis tūkstančius metų ar ilgiau. Trumpas vandens potvynis, kuris greitai išgaruoja, jo nepažeis.

Stack Morgan palygino šią situaciją su vieta savo valstijoje, Kalifornijos Mirties slėnyje. Ten dažniausiai sausa, bet kartais lyja, o kai lyja, vanduo kelias dienas sėdi baseinuose ir prieš išgaruodamas gali suformuoti struktūras, vadinamas aliuvinėmis vėduoklėmis.

Po to, kai visas vanduo išgaruoja, aliuvinių ventiliatorių nuosėdos atrodo kaip delta nuosėdos. Tačiau jie susidaro dėl vandens paviršiaus periodų, kurie yra per trumpi, kad palaikytų gyvybės atsiradimą. Taigi tai yra didelis klausimas: kai matome šias vėduoklių formas Marse, ar jos yra deltos ar aliuvinės vėduoklės?

Čia atsiranda slaptas Jezero ginklas. Krateris turi ištekėjimo slėnį – gilų kanjoną, išraižytą vandens, kuris ištekėjo iš kraterio, kai tik prisipildė ir išsiliejo. Dėl šio išleidimo slėnio tyrėjai gali būti tikri, kad jame nebuvo tik šiek tiek vandens. Jezero: Jo pakako, kad krateris prisipildytų, o vandens perteklius išsiskirtų per ilgą laiką.

„Dėl to Jezero mums toks įdomus“, – sakė Stackas Morganas. „Kadangi turime ne tik deltą, bet ir neginčijamus įrodymus, kad ten buvo ežeras, nes turime ištekėjimo slėnį.

Tas išleidimo slėnis yra ypatinga retenybė. Marse yra daugybė kitų kraterių su tarsi deltomis, pavyzdžiui, Geilo krateris, kur tyrinėja marsaeigis „Curiosity“, tačiau jie neturi išleidimo vietų. Dėl to tyrėjai niekada negali būti visiškai tikri, kad tai, ką jie mato, iš tikrųjų rodo, kad vanduo yra ilgą laiką.

Priešingai, Jezero tyrėjai gali būti tikri, kad krateris prisipildė vandens ir išsiliejo, o jame vandens buvo geologiškai reikšmingu laikotarpiu. Kalbant apie užduotį pasirinkti Perseverance nusileidimo vietą, „tas papildomas tikrumas padėjo Jezero pasiekti finišo liniją“, - sakė Stackas Morganas.

Atkaklumas siekia nusileisti tiesiai prieš šią deltą ir pradėti ieškoti gyvybės ženklų.

Ženklai uolose

Jei Perseverance ras įrodymų, kad kažkada Marse buvo gyvybė, mažai tikėtina, kad tai atrodys kaip visa sudėtingo organizmo, pavyzdžiui, trilobito, fosilija. Gyvybė planetoje galbūt niekada taip toli nepasiekė savo evoliucijos. Vietoj to, gyvybės įrodymas greičiausiai būtų suakmenėjęs bakterijų lapas, vadinamas mikrobiniu kilimėliu.

„Mikrobai gali palikti po savęs ženklus, didesnius nei mikroskopiniai“, – paaiškino Stackas Morganas. „Tai vienas didžiausių dalykų apie juos“.

Žemėje radome panašių suakmenėjusių mikrobų kilimėlių, kurie sudaro išskirtines formas uolienose sluoksniuose tarp nuosėdų. Yra ir kitų, neorganinių būdų, kaip šios formos gali susidaryti, todėl nėra lengva pasakyti, ar tam tikrą formą suformavo būtent gyvenimas. Tačiau žiūrint į tokius įkalčius kaip įvairių sluoksnių storis virš ir žemiau potencialaus kilimėlio ir ar jie atitinka ko tikimasi iš fizinių sąlygų, geologai gali daryti išvadą, ar jas greičiausiai sukūrė gyvybė formų.

„Jei su Perseverance rastume įtikinamą kandidatą suakmenėjusiam mikrobiniam kilimėliui, kuriame organinės medžiagos būtų pakaitomis skirtinguose sluoksniuose, su mineralais, tokiais kaip silicio dioksidas ar geležis, Žinodami, kad mikrobai mėgsta naudoti savo gyvenimo procesus ir medžiagų apykaitą, ir pamatėme, kad pakaitomis taip, kaip kitaip nesitikėta, būčiau laiminga“, – sakė ji prieš pataisydama. pati. „Ne tik džiaugiuosi, tai būtų šimtmečio neįvertinimas! Jaučiausi taip, lyg Marse būtume radę senovės gyvybės ženklą.

Karbonato paslaptis

Delta nėra vienintelė vieta, kur Perseverance ieškos gyvybės. Kitas objektas, esantis netoli „Perseverance“ nusileidimo vietos, yra karbonatinių mineralų telkiniai, kurie buvo identifikuoti iš orbitos. Šios druskos susidaro dėl anglies dioksido reakcijos atmosferoje ir vandens paviršiuje.

„Mes turime vietų Žemėje, kur tai vyksta, pavyzdžiui, Bahamų salose“, – paaiškino Stackas Morganas. „Kai pagalvoji apie Bahamas, tai šilti, sekli vandenys, kuriuose knibžda rifų gyvybės. Ir nors mes nežinome, kad Marse buvo rifų, karbonatais yra panašus susidomėjimas kaip astrobiologijos taikiniu, nes jei karbonatai susidaro vandenyje, tai lemia palaikyti gyvybę“. Karbonatų buvimas rodo, kad vanduo, esantis Jezero krateryje, nebuvo per daug rūgštus ir galėjo būti patogi aplinka gyvybei klestėti.

Negana to, karbonatai puikiai išsaugo gyvybės ženklus. Taigi medžioklė šiuose telkiniuose yra puiki vieta ieškoti senovės gyvybės, tačiau taip pat yra ir kitas geologinis klausimas. Marso atmosfera daugiausia sudaryta iš anglies dioksido ir anksčiau buvo tirštesnė nei šiandien, ir žinome, kad kažkada paviršiuje buvo daug skysto vandens. Tačiau karbonato nuosėdos ant paviršiaus yra retos. „Taigi kilo toks klausimas, kur yra visi karbonatai? Stack Morgan sakė. „Jei kažkada turėjome tokią tirštesnę, CO2 turtingą atmosferą, tai trūksta karbonato.

Atsakymų į šį klausimą paieška gali padėti mums suprasti Marso klimato istoriją. „Mes tyrinėjame karbonatus čia, Žemėje, kad išsiaiškintume tokius dalykus: ar proterozojuje buvo šilta ar šalta prieš 3 milijardus metų? Karbonatai tikrai gerai išsaugo klimato signalus“, – sakė ji. „Taigi karbonatai mums yra tikrai įdomūs tiek astrobiologijos požiūriu, tiek jų sąsaja su gyvybe, bet ir kaip senovės klimato evoliucijos Marse registratoriai.

Marso istorijos laiko juosta

Rasti senovės gyvybės kitoje planetoje įrodymų būtų nepaprastas mokslo laimėjimas, tačiau Jezero tyrėjams gali pasakyti daugiau. Viena išliekanti paslaptis apie Marsą yra tai, kiek senų yra jo uolienų dariniai ir kiek tiksliai skiriasi geologinės istorijos įvykiai – kaip ir laikotarpis, kai jo paviršiuje buvo vandens – iš tikrųjų įvyko.

Norėdami suprasti geologinę Marso istoriją, geologai žvelgia į kraterius, tokius kaip Jezero, kurie susidaro dėl smūgio įvykių, ir pabandykite modeliuoti, kokio senumo smūgiai galėjo būti, remdamiesi smūgio krateriais, kuriuos stebėjome kitose vietose, pvz., mėnulis.

„Mes galime juos nustatyti santykine prasme, naudodami kraterio chronologiją iš Mėnulio ir mūsų pavyzdžius parvežtas iš „Apollo“, – sakė Stackas Morganas, – bet tai ekstrapoliuotas dalykas, kurį taikėme. Marsas. Kyla daug klausimų apie tai, kada iš tikrųjų viskas įvyko Marse.

Norėdami atsakyti į šiuos klausimus, geologai labai nori gauti vulkaninės uolienos pavyzdį. Jis susidaro, kai išlydyta lava sukietėja į kietą uolieną, ir tai yra neįkainojama pažintims, nes jie gali perskaityti, kada įvyko perėjimas nuo lavos prie uolos. Tai gali suteikti tikslią įvykių, tokių kaip du smūgiai, sukūrę kraterį, datą.

Jezero turi šias vulkanines uolienas prie pat upės deltos. Taigi Perseverance paims pavyzdį ir uždarys jį į vamzdelį, kad galų gale sugrįžtų į Žemę Marso mėginio grąžinimo programa, o geologai pagaliau galės nustatyti Marso laiko juostą istorija.

Seniausios uolienos Marse ar Žemėje

Vis dėlto galime sužinoti ne tik apie Marso istoriją. Mes netgi galime sužinoti apie visos saulės sistemos istoriją.

Marsas buvo labai aktyvus ankstyvoje savo istorijoje, o jo paviršiuje vis dar matomos labai senos uolienos. Kai kuriuos iš jų matome aplink Jezero kraterio kraštą didžiulėse, namo dydžio nuosėdose, vadinamose megabreccia, kurios buvo išmestos į orą dėl smūgio, sukūrusio kraterį. Manoma, kad šių uolienų amžius yra maždaug keturi milijardai metų, todėl jos yra ne tik vienos iš seniausių Marso uolienų, bet galbūt net senesnės už seniausias uolienas Žemėje.

Taip yra todėl, kad Žemė turi aktyvų vidų su plokščių tektonika, kuri perdirba uolienas ir sunaikina didžiąją dalį uolienų įrašų. Tačiau Marso vidus yra tektoniškai neaktyvus, todėl uolienos ten išsilaiko daug ilgesnį laiką.

„Marse 50 procentų planetos yra trijų su puse milijardo metų ar senesnės. Taigi Marse išlikę tokie dideli ankstyvojo Saulės sistemos laiko įrašai, kurių čia Žemėje tiesiog nėra“, – sakė Stackas Morganas. „Marsas yra puiki vieta sužinoti apie ankstyvąją Saulės sistemą.

Jezero magija

Kiekviena iš skirtingų aplinkų turi ką pasiūlyti tyrinėtojams: delta, kurioje ieškoma senovės gyvybės, karbonatų telkiniai sužinoti apie Marso klimatą, vulkanines uolienas Marso istorijos laikotarpiams ir seniausias uolienas, kad sužinotumėte apie ankstyvąją saulės energiją sistema.

Deltos taip pat turi dar vieną naudingą savybę, nes jose gausu akmenų iš kitų upės nešamų vietų. „Delta tarnauja šiam tikrai puikiam tikslui surinkti uolienų pavyzdžius iš tolimų atstumų, už kraterio ribų. Tam tikrais atžvilgiais upė ir delta uolienas surinko už mus“, – sakė Stackas Morganas.

Nors šios uolienos neturi tokio konteksto, koks būtų in situ mėginys, jie leidžia tyrėjams gauti a Žvilgsnis į senovės uolienų įvairovę, egzistavusią daug didesnėje teritorijoje, nei galėjo roveris tyrinėti.

Ir tai yra Jezero magija – jame yra visi šie taikiniai, kurių kiekvienas būtų neįkainojamas atskirai, visi pakankamai arti, kad juos aplankytų vienas roveris.

„Sujungiate karbonatus ir jų turimą potencialą, deltos telkinys ir ežero nuosėdos yra puiki vieta ieškoti senovės gyvybės ženklų, o tada jūs turite vulkanines uolienas. Ir visa tai yra „Perseverance rover“ traversose“, - sakė Stackas Morganas. „Visus šiuos dalykus galite pasiekti per vieną Marso misiją.

Nusileidimas neišvengiamas

Kadangi tai yra tokia ypatinga vieta, jums gali kilti klausimas, kodėl NASA anksčiau neišsiuntė į Jezero marsaeigį, pavyzdžiui, „Curiosity“ roverio, kuris šiuo metu tyrinėja Geilo kraterį. Taip yra todėl, kad Jezero anksčiau buvo nepasiekiamas dėl nesaugių nusileidimo sąlygų. Jezero turi tokias ypatybes kaip smėlio kopos, stačiai šlaitai ir daug išsibarsčiusių uolų, dėl kurių ankstesniems roveriams būtų kilęs pavojus nusileisti.

Tačiau Atkaklumas yra ginkluotas a nauja nusileidimo sistema, vadinama reljefo santykine navigacija, kuri naudoja kamerą ir borto žemėlapius, kad nustatytų saugią vietą nusileisti net tarp šių pavojų. Dabar nusileidimo technologija tapo tokia sudėtinga, kad mokslininkai gali pasirinkti įdomiausią tyrinėjimo vietą, o inžinieriai gali sakyti, kad yra įsitikinę, kad ten galės nusileisti marsaeigį.

Nepaisant to, roverio nusileidimas vis dar yra sudėtinga, labai sudėtinga operacija, kuriai visi laiko kumščius. Stack Morgan sakė, kad nusileidusi buvo „nervų kamuolys“, tačiau labai džiaugiasi, kad marsaeigis pradės savo misiją.

Kadangi ant marsaeigių robotų pečių gula tiek daug potencialių atradimų, mes taip pat laikysime kumščius dėl saugaus nusileidimo ir sėkmingos misijos.

Redaktorių rekomendacijos

• Kosmologinė kelionė į darbą ir atgal: sudėtinga logistika, kai žmonės iškeliauja į Marsą
• Tobulinti varomąją jėgą: kaip mes nukelsime žmones į Marsą
• Elektrinės kitose planetose: kaip mes gaminsime elektrą Marse
• Derliaus nuėmimas: kaip būsimieji naujakuriai kurs ir rinks vandenį Marse
• Astroagrikultūra: kaip auginsime pasėlius Marse