Waarom de Jezero-krater de meest opwindende plek op Mars is

Wanneer NASA's Perseverance-rover deze week op Mars landt, begint hij aan een van de meest ambitieuze wetenschappelijke inspanningen die je maar kunt bedenken: het zoeken naar bewijs dat het leven ooit op een buitenaardse wereld is geëvolueerd. Wetenschappers zijn er vrij zeker van dat er nu niets meer op Mars leeft, maar ze denken dat dat wel zo had kunnen zijn op een bepaald punt in de geschiedenis van de planeet – en de rover bezoekt een plek genaamd de Jezero-krater om meer te weten te komen meer.

Je hebt misschien gehoord dat doorzettingsvermogen dat is op zoek naar tekenen van oud leven, en je hebt misschien zelfs gehoord dat het op weg is naar Jezero, omdat dat een belangrijk doelwit is bij die zoektocht.

Maar waarom zijn wetenschappers zo geïnteresseerd om naar deze ene specifieke locatie te gaan? Hoe raad je waar het leven miljoenen of miljarden jaren geleden zou kunnen zijn geëvolueerd, op een buitenaardse planeet? Wat maakt Jezero zo bijzonder?

We spraken met een expert in de geologie van Mars, Katie Stack Morgan van het Jet Propulsion Laboratory van NASA, om erachter te komen.

De jacht op leven is begonnen

De belangrijkste trekpleister van de Jezero-krater is de nabijgelegen delta-afzetting. Miljoenen jaren geleden had Mars overvloedig vloeibaar water op het oppervlak, en het landschap was bezaaid met rivieren en valleien. Dat betekende dat kraters als Jezero zich met water vulden, en wanneer water vanuit een rivier de krater in stroomde, vormde deze een delta vergelijkbaar met de Mississippi Delta op aarde.

Delta's zijn geweldige doelwitten voor het zoeken naar tekenen van leven, zowel omdat ze een comfortabel gevoel bieden omgeving waarin leven kan ontstaan ​​en omdat ze organisch materiaal concentreren op een manier die dat gemakkelijker maakt detecteren.

Maar zoals eigenlijk elk aspect van de verkenning van Mars is het niet zo eenvoudig als het vinden van een structuur die op een delta lijkt en daar doorheen jagen. Dat komt omdat het moeilijk is om de geschiedenis van het water te vertellen op een planeet die nu zo droog is.

Als we kijken naar de indicatoren dat er ooit water was, “is de vraag die we hebben: was dat water er al een hele tijd?” Stack Morgan legde het uit. Om omstandigheden te creëren die bevorderlijk zijn voor het ontstaan ​​van leven zoals wij dat begrijpen, zouden de beste omstandigheden warm, ondiep water zijn dat duizenden jaren of langer blijft bestaan. Een korte watervloed die snel verdampt, is niet genoeg.

Stack Morgan vergeleek deze situatie met een locatie in haar staat, Death Valley in Californië. Het is daar meestal droog, maar het regent af en toe – en als dat zo is, blijft het water een paar dagen in plassen staan ​​en kan het structuren vormen die alluviale ventilatoren worden genoemd voordat het verdampt.

Nadat al het water is verdampt, lijken alluviale waaierafzettingen veel op deltaafzettingen. Maar ze worden gevormd door periodes van water aan de oppervlakte die te kort zijn om de opkomst van leven te ondersteunen. Dat is dus de grote vraag: als we deze waaiervormen op Mars zien, zijn het dan delta’s of alluviale waaiers?

Dit is waar het geheime wapen van Jezero in beeld komt. De krater heeft een uitlaatvallei, een diepe kloof die is uitgehouwen door water dat uit de krater stroomde nadat deze volgelopen en overstroomd was. Vanwege de aanwezigheid van deze uitlaatvallei kunnen onderzoekers erop vertrouwen dat er niet slechts een klein beetje water in zat Jezero: Er was genoeg om de krater vol te laten lopen en om het overtollige water zich gedurende een lange periode een weg naar buiten te laten banen.

“Dat is wat Jezero voor ons zo spannend maakt”, zei Stack Morgan. “Want naast dat we denken dat het een delta is, hebben we ook onweerlegbaar bewijs dat daar een meer was, omdat we de uitlaatvallei hebben.”

Die outlet-vallei is een bijzondere zeldzaamheid. Er zijn nog tal van andere kraters op Mars met wat op delta's lijkt, zoals de Gale-krater waar de Curiosity-rover onderzoek doet, maar deze hebben geen stopcontacten. Als gevolg hiervan kunnen onderzoekers er nooit helemaal zeker van zijn dat wat ze zien echt een indicatie is dat er al langere tijd water aanwezig is.

In Jezero daarentegen kunnen onderzoekers erop vertrouwen dat de krater zich met water vulde en overstroomde, en dat er water was gedurende een zogenaamde geologisch significante periode. Als het ging om de taak om een ​​landingsplaats voor Perseverance te kiezen, “is het die extra zekerheid die Jezero over de finish heeft geholpen”, zei Stack Morgan.

Perseverance wil vlak voor deze delta landen om te zoeken naar tekenen van leven.

Tekenen in de rotsen

Als Perseverance bewijs vindt dat er ooit leven op Mars was, is het onwaarschijnlijk dat het op een compleet fossiel van een complex organisme als een trilobiet lijkt. Het leven op deze planeet is wellicht nooit zo ver gevorderd in zijn evolutie. In plaats daarvan zou het bewijs van leven hoogstwaarschijnlijk de vorm aannemen van een gefossiliseerd blad van bacteriën, een microbiële mat genoemd.

“Microben zijn in staat tekens achter te laten die groter zijn dan microscopisch klein”, legt Stack Morgan uit. "Dat is een van de geweldige dingen aan hen."

We hebben vergelijkbare gefossiliseerde microbiële matten op aarde gevonden, die opvallende vormen vormen in rotsen in lagen tussen sediment. Er zijn andere, niet-organische manieren waarop deze vormen zich kunnen vormen, dus het is niet eenvoudig om te zeggen of een bepaalde vorm specifiek door het leven is gevormd. Maar door te kijken naar aanwijzingen zoals de dikte van verschillende lagen boven en onder de potentiële mat en of deze overeenkomen van wat er op basis van de fysieke omstandigheden zou worden verwacht, kunnen geologen afleiden of ze waarschijnlijk door leven zijn gecreëerd vormen.

“Als we met Perseverance een overtuigende kandidaat zouden vinden voor een gefossiliseerde microbiële mat, waarbij organische stoffen in verschillende lagen afwisselen, met mineralen zoals silica of ijzer, mineralen die we Als ik weet dat microben graag gebruiken in hun levensprocessen en metabolisme, en we zagen dat afwisselend op een manier die niet anders verwacht werd, dan zou ik blij zijn”, zei ze voordat ze corrigeerde. haarzelf. “Niet alleen maar blij, dat zou het understatement van de eeuw zijn! Ik zou het gevoel hebben dat we een teken van oud leven op Mars hadden gevonden.”

Een carbonaatmysterie

De delta is niet de enige plek waar Perseverance op leven jaagt. Een ander kenmerk in de buurt van de landingsplaats van Perseverance zijn afzettingen van carbonaatmineralen die vanuit de ruimte zijn geïdentificeerd. Deze zouten ontstaan ​​uit reacties van kooldioxide in de atmosfeer en water aan het oppervlak.

“We hebben plekken op aarde waar dit gebeurt, zoals de Bahama’s”, legt Stack Morgan uit. “Als je aan de Bahama’s denkt, zijn het warme, ondiepe wateren vol met rifleven. En hoewel we niet weten dat er riffen op Mars waren, bestaat er een vergelijkbare belangstelling voor carbonaten als astrobiologisch doelwit, want als zich carbonaten in water vormen, is dat doorslaggevend voor het leven ondersteunen.” De aanwezigheid van carbonaten suggereert dat het water in de Jezero-krater niet te zuur was en een comfortabele omgeving had kunnen zijn waarin het leven kon floreren.

Niet alleen dat, maar carbonaten zijn ook uitstekend in het behouden van tekenen van leven. Het jagen door deze afzettingen is dus een geweldige plek om naar oud leven te zoeken, maar er speelt ook nog een andere geologische vraag. De atmosfeer van Mars bestaat voornamelijk uit koolstofdioxide en was vroeger dikker dan nu, en we weten dat er ooit overvloedig vloeibaar water aan de oppervlakte was. Maar afzettingen van carbonaat op het oppervlak zijn zeldzaam. "Dus er is de vraag waar zijn alle carbonaten?" zei Stack Morgan. “Als we ooit deze dikkere, CO2-rijke atmosfeer hadden, dan is er nu nog een ontbrekend carbonaatvraagstuk.”

Het vinden van antwoorden op die vraag kan ons helpen de geschiedenis van het klimaat op Mars te begrijpen. “We bestuderen carbonaten hier op aarde om dingen te weten te komen als: was het warm of koud in het Proterozoïcum, 3 miljard jaar geleden? Carbonaten zijn heel goed in het behouden van klimaatsignalen”, zei ze. “Carbonaten zijn dus erg opwindend voor ons, zowel vanuit astrobiologisch perspectief als hun verband met het leven, maar ook als recorders van de evolutie van het oude klimaat op Mars.”

Een tijdlijn van de geschiedenis van Mars

Het vinden van bewijs van oud leven op een andere planeet zou een buitengewone wetenschappelijke prestatie zijn, maar er is meer dat Jezero onderzoekers kan vertellen. Een blijvend mysterie over Mars is hoe oud de rotsformaties precies zijn, en wanneer ze precies verschillen gebeurtenissen in de geologische geschiedenis ervan – zoals de periode waarin er water op het oppervlak stond – eigenlijk gebeurd.

Om de geologische geschiedenis van Mars te proberen begrijpen, kijken geologen naar kraters zoals Jezero, die zijn gevormd door inslaggebeurtenissen. en proberen te modelleren hoe oud de inslagen waarschijnlijk zijn geweest, op basis van inslagkraters die we op andere plaatsen hebben waargenomen, zoals de maan.

“We zijn in staat ze in relatieve zin te dateren met behulp van kraterchronologie van de maan en monsters teruggebracht van Apollo,’ zei Stack Morgan, ‘maar dat is een geëxtrapoleerd iets waar we op hebben toegepast Mars. Er zijn veel vragen over wanneer dingen daadwerkelijk op Mars gebeurden”

Om deze vragen te beantwoorden, zijn geologen wanhopig op zoek naar een monster vulkanisch gesteente. Dit wordt gevormd wanneer gesmolten lava uithardt tot een vast gesteente, en het is van onschatbare waarde voor dateringen, omdat ze kunnen lezen wanneer deze overgang van lava naar gesteente heeft plaatsgevonden. Dat kan een nauwkeurige datum opleveren voor gebeurtenissen zoals de twee inslagen die de krater hebben veroorzaakt.

Jezero heeft deze vulkanische rotsen vlak bij de rivierdelta. Dus Perseverance zal een monster opscheppen en in een buis verzegelen om uiteindelijk onder de grond naar de aarde terug te keren Mars Sample Return-programma, en geologen zullen eindelijk een tijdlijn van Mars kunnen vaststellen geschiedenis.

De oudste rotsen op Mars of op aarde

We kunnen echter niet alleen over de geschiedenis van Mars leren. Misschien leren we zelfs over de geschiedenis van het hele zonnestelsel.

Mars was in zijn vroege geschiedenis zeer actief en er zijn nog enkele extreem oude rotsen zichtbaar op het oppervlak. We kunnen sommige hiervan rond de rand van de Jezero-krater zien in enorme afzettingen ter grootte van een huis, megabreccia genaamd, die de lucht in werden gelanceerd door de inslag die de krater creëerde. Er wordt aangenomen dat deze rotsen ongeveer vier miljard jaar oud zijn, waardoor ze niet alleen tot de oudste rotsen op Mars behoren, maar mogelijk zelfs ouder zijn dan de oudste rotsen op aarde.

Dat komt omdat de aarde een actief binnenland heeft, met platentektoniek die gesteenten recycleert en een groot deel van het gesteenterecord vernietigt. Het binnenste van Mars is echter tektonisch inactief, waardoor de rotsen daar veel langer meegaan.

“Op Mars is 50 procent van de planeet drieënhalf miljard jaar of ouder. Er is dus een uitgebreide registratie van de tijd van het vroege zonnestelsel op Mars bewaard gebleven, die hier op aarde gewoon niet bestaat”, aldus Stack Morgan. “Mars is een geweldige plek om meer te leren over het vroege zonnestelsel.”

De magie van Jezero

Elk van de verschillende omgevingen heeft onderzoekers iets te bieden: de delta voor het zoeken naar oud leven, de carbonaatafzettingen leren over het klimaat op Mars, vulkanische rotsen voor dateringsperioden in de geschiedenis van Mars, en de oudste rotsen om meer te leren over de vroege zonne-energie systeem.

Delta's hebben nog een andere nuttige eigenschap: ze liggen vol met rotsen van andere locaties die door de rivier zijn meegevoerd. “Delta’s dienen dit geweldige doel: het samenbrengen van gesteentemonsters van grote afstanden, ver buiten de krater. In sommige opzichten hebben de rivier en de delta het verzamelen van stenen voor ons gedaan, ‘zei Stack Morgan.

Hoewel deze rotsen niet de context hebben die een in-situ monster zou hebben, stellen ze de onderzoekers in staat om een een glimp van de diversiteit aan oude rotsen die in een veel groter gebied bestonden dan een rover ooit zou kunnen ontdekken.

En dat is de magie van Jezero: het heeft al deze doelen, die elk op zichzelf van onschatbare waarde zouden zijn, allemaal dichtbij genoeg om door één rover bezocht te worden.

“Je combineert de carbonaten en het potentieel dat ze hebben, waarbij de deltaafzettingen en de afzettingen in de meren een geweldige plek zijn om naar tekenen van oud leven te zoeken, en dan heb je de vulkanische rotsen. En dit ligt allemaal binnen de traverses van de Perseverance-rover,’ zei Stack Morgan. “Je hebt al deze dingen binnen het bereik van één enkele Mars-missie.”

Een touchdown is aanstaande

Je vraagt ​​je misschien af ​​waarom NASA niet eerder een rover naar Jezero heeft gestuurd, zoals de Curiosity-rover die momenteel de Gale-krater verkent. Dat komt omdat Jezero voorheen onbereikbaar was vanwege onveilige landingsomstandigheden. Jezero heeft kenmerken zoals zandduinen, steile hellingen en veel verspreide rotsen, die voor eerdere rovers een landingsgevaar zouden hebben veroorzaakt.

Maar Volharding is gewapend met een nieuw landingssysteem, genaamd Terrain Relative Navigation, dat gebruik maakt van een camera en kaarten aan boord om zelfs tussen deze gevaren een veilige landingsplaats te identificeren. De landingstechnologie is nu zo geavanceerd geworden dat wetenschappers de meest interessante locatie voor verkenning kunnen uitkiezen, en ingenieurs kunnen zeggen dat ze er vertrouwen in hebben dat ze de rover daar kunnen laten landen.

Toch is een roverlanding nog steeds een ingewikkelde, enorm complexe operatie waarvoor iedereen de vingers gekruist houdt. Stack Morgan zei dat ze een “bol van zenuwen” was over de landing, maar is erg opgewonden dat de rover aan zijn missie begint.

Nu er zoveel potentiële ontdekkingen op de schouders van de rover rusten, zullen we ook duimen voor een veilige landing en een succesvolle missie.

Aanbevelingen van de redactie

• Een kosmologisch woon-werkverkeer: de lastige logistiek van het plaatsen van mensen op Mars
• De voortstuwing perfectioneren: hoe we mensen naar Mars kunnen krijgen
• Energiecentrales op andere planeten: hoe we elektriciteit op Mars zullen opwekken
• Hydratatie oogsten: hoe toekomstige kolonisten water op Mars zullen creëren en verzamelen
• Astrolandbouw: hoe we gewassen op Mars zullen verbouwen