Почему кратер Джезеро — самое захватывающее место на Марсе

Когда на этой неделе марсоход НАСА «Настойчивость» приземлится на Марсе, он начнет одно из самых амбициозных научных начинаний, которые только можно себе представить: поиск доказательств того, что жизнь когда-то развивалась в чужом мире. Ученые почти уверены, что сейчас на Марсе нет ничего живого, но они полагают, что там могло быть в какой-то момент истории планеты – и марсоход посещает место под названием кратер Джезеро, чтобы узнать более.

Возможно, вы слышали, что настойчивость – это поиск признаков древней жизни, и вы, возможно, даже слышали, что он направляется в Джезеро, потому что это главная цель в этом поиске.

Но почему ученые так заинтересованы в посещении именно этого места? Как вы догадаетесь, где жизнь могла возникнуть миллионы или миллиарды лет назад, на чужой планете? Что делает Джезеро таким особенным?

Чтобы выяснить это, мы поговорили с экспертом по геологии Марса Кэти Стэк Морган из Лаборатории реактивного движения НАСА.

Охота за жизнью продолжается

Главной достопримечательностью кратера Езеро является близлежащее месторождение в дельте. Миллионы лет назад на поверхности Марса было много жидкой воды, а ландшафт был усеян реками и долинами. Это означало, что кратеры, подобные Джезеро, заполнялись водой, и когда вода стекала в кратер из реки, она образовывала дельту, сравнимую с дельтой Миссисипи на Земле.

Дельты — невероятные объекты для поиска признаков жизни, как потому, что они обеспечивают комфортное среду для возникновения жизни и потому, что они концентрируют органическое вещество таким образом, что облегчает обнаружить.

Однако, как и практически любой аспект исследования Марса, это не так просто, как найти структуру, похожую на дельту, и поискать ее. Это потому, что трудно рассказать историю воды на планете, которая сейчас настолько засохла.

Глядя на индикаторы того, что когда-то была вода, «у нас возникает вопрос: была ли эта вода там долгое время?» Стек Морган объяснил. Для создания условий, способствующих возникновению жизни, как мы ее понимаем, лучшими условиями будут теплые мелкие воды, сохраняющиеся в течение тысяч лет или дольше. Кратковременный поток воды, которая быстро испаряется, не поможет.

Стэк Морган сравнила эту ситуацию с местом в своем штате, Долиной Смерти в Калифорнии. Там в основном сухо, но иногда идут дожди, а когда идет дождь, вода задерживается в лужах на несколько дней и может образовывать структуры, называемые аллювиальными веерами, прежде чем испарится.

После испарения всей воды аллювиальные конусные отложения очень похожи на дельтовые отложения. Но они образуются в результате пребывания воды на поверхности в течение слишком коротких периодов, чтобы поддерживать возникновение жизни. Итак, это большой вопрос: когда мы видим эти веерные формы на Марсе, являются ли они дельтами или аллювиальными веерами?

Вот здесь-то и появляется секретное оружие Джезеро. В кратере есть выходная долина — глубокий каньон, прорезанный водой, которая вытекла из кратера после того, как он наполнился и переполнился. Благодаря наличию этой выпускной долины исследователи могут быть уверены, что в ней было не просто немного воды. Джезеро: Его было достаточно, чтобы кратер наполнился, а избыток воды вырвался наружу в течение длительного периода времени.

«Вот что делает Джезеро таким интересным для нас», — сказал Стэк Морган. «Потому что помимо того, что мы считаем дельтой, у нас также есть неопровержимые доказательства того, что там было озеро, потому что у нас есть вытекающая долина».

Эта выходная долина – особая редкость. На Марсе есть множество других кратеров с дельтами, например кратер Гейла, который исследует марсоход Curiosity, но у них нет выходов. В результате исследователи никогда не могут быть полностью уверены в том, что то, что они видят, действительно является признаком присутствия воды в течение длительного времени.

Напротив, в Езеро исследователи могут быть уверены, что кратер наполнился водой и вышел из берегов, и что в нем была вода в течение так называемого геологически значимого периода времени. Когда дело дошло до выбора точки приземления для Perseverance, «эта дополнительная уверенность помогла Джезеро пересечь финишную черту», ​​— сказал Стэк Морган.

Целью Perseverance приземлиться прямо перед этой дельтой и начать поиск признаков жизни.

Знаки в скалах

Если «Персеверанс» действительно найдет доказательства того, что когда-то на Марсе существовала жизнь, они вряд ли будут выглядеть как полная окаменелость сложного организма, такого как трилобит. Жизнь на планете, возможно, никогда не продвинулась так далеко в своей эволюции. Вместо этого свидетельства жизни, скорее всего, примут форму окаменевшего слоя бактерий, называемого микробным матом.

«Микробы способны оставлять после себя следы, превышающие микроскопические», — объяснил Стек Морган. «Это одна из их замечательных особенностей».

Мы обнаружили на Земле похожие окаменелые микробные маты, которые образуют отличительные формы в горных породах в слоях между отложениями. Существуют и другие, неорганические способы формирования этих форм, поэтому непросто определить, была ли данная форма сформирована именно жизнью. Но если посмотреть на такие подсказки, как толщина различных слоев над и под потенциальным матом и соответствуют ли они к тому, что можно было бы ожидать от физических условий, геологи могут сделать вывод, были ли они, вероятно, созданы жизнью формы.

«Если бы мы с помощью Perseverance нашли убедительного кандидата на роль окаменелого микробного мата с органикой, чередующейся в разных слоях, с такими минералами, как кремнезем или железо, минералами, которые мы Я знаю, что микробы любят использовать их в своих жизненных процессах и обмене веществ, и мы увидели, что чередуя их так, как иначе не ожидалось, я была бы счастлива», — сказала она, прежде чем поправить сама. «Не просто счастлив, это было бы преуменьшением века! У меня было такое ощущение, будто мы нашли на Марсе следы древней жизни».

Карбонатная загадка

Дельта — не единственное место, где Персеверанс будет охотиться за жизнью. Еще одна особенность неподалеку от места приземления «Персеверанса» — это залежи карбонатных минералов, которые были обнаружены с орбиты. Эти соли образуются в результате реакций углекислого газа в атмосфере и воды на поверхности.

«У нас есть места на Земле, где это происходит, например, на Багамах», — объяснил Стек Морган. «Когда вы думаете о Багамах, это теплые мелководья, изобилующие рифовой жизнью. И хотя мы не знаем, были ли на Марсе рифы, существует аналогичный интерес к карбонатам как к объекту астробиологии, потому что, если карбонаты образуются в воде, это убедительно свидетельствует о том, что карбонаты образуются в воде. поддерживая жизнь». Присутствие карбонатов позволяет предположить, что вода в кратере Езеро не была слишком кислой и могла быть комфортной средой для процветания жизни.

Мало того, карбонаты также превосходно сохраняют признаки жизни. Таким образом, охота в этих месторождениях — отличное место для поиска древней жизни, но на кону стоит и еще один геологический вопрос. Марсианская атмосфера состоит в основном из углекислого газа и раньше была толще, чем сегодня, и мы знаем, что когда-то на поверхности было много жидкой воды. Но отложения карбонатов на поверхности встречаются редко. «Итак, возник вопрос: где все карбонаты?» Сказал Стек Морган. «Если бы у нас когда-то была более плотная, богатая CO2 атмосфера, то возник бы вопрос об отсутствии карбонатов».

Поиск ответов на этот вопрос может помочь нам понять историю марсианского климата. «Мы изучаем карбонаты здесь, на Земле, чтобы выяснить такие вещи, как: было ли тепло или холодно в протерозое, 3 миллиарда лет назад? Карбонаты действительно хорошо сохраняют климатические сигналы», — сказала она. «Так что карбонаты действительно интересны для нас как с точки зрения астробиологии и их связи с жизнью, так и как регистраторы эволюции древнего климата на Марсе».

Хронология марсианской истории

Обнаружение доказательств древней жизни на другой планете было бы выдающимся научным достижением, но Джезеро может рассказать исследователям еще больше. Одна из непреходящих загадок Марса заключается в том, сколько лет его скальным образованиям и когда именно события в его геологической истории – например, период, когда на его поверхности была вода – на самом деле случилось.

Чтобы попытаться понять геологическую историю Марса, геологи изучают кратеры, подобные Джезеро, образовавшиеся в результате ударных событий. и попытаемся смоделировать возраст ударов, основываясь на ударных кратерах, которые мы наблюдали в других местах, таких как луна.

«Мы можем датировать их в относительном смысле, используя хронологию лунных кратеров и образцы, которые мы возвращено с Аполлона, — сказал Стек Морган, — но это экстраполированная вещь, которую мы применили к Марс. Есть много вопросов о том, когда же на самом деле что-то произошло на Марсе».

Чтобы ответить на эти вопросы, геологи отчаянно пытаются заполучить образец вулканической породы. Он образуется, когда расплавленная лава затвердевает в твердую породу, и он бесценен для датирования, поскольку можно определить, когда произошел этот переход от лавы к камню. Это может дать точную дату таких событий, как два удара, образовавшие кратер.

Эти вулканические породы находятся в Езеро прямо у дельты реки. Итак, «Настойчивость» возьмет образец и запечатает его в пробирку для возможного возвращения на Землю под Программа возврата образцов с Марса, и геологи смогут, наконец, определить временную шкалу Марса. история.

Самые старые камни на Марсе или Земле

Однако мы можем узнать не только историю Марса. Возможно, мы даже узнаем об истории всей Солнечной системы.

Марс был очень активен в своей ранней истории, и на его поверхности все еще можно увидеть несколько чрезвычайно древних камней. Некоторые из них мы можем увидеть по краю кратера Езеро в огромных отложениях размером с дом, называемых мегабрекчиями, которые были подняты в воздух в результате удара, создавшего кратер. Считается, что этим камням около четырех миллиардов лет, что делает их не только одними из старейших камней на Марсе, но потенциально даже старше самых старых камней на Земле.

Это потому, что Земля имеет активную внутреннюю часть с тектоническими плитами, которые перерабатывают горные породы и уничтожают большую часть горных пород. Однако внутренняя часть Марса тектонически неактивна, поэтому породы там сохраняются гораздо дольше.

«На Марсе 50 процентов планеты имеют возраст три с половиной миллиарда лет и старше. Итак, на Марсе сохранились обширные записи о времени ранней Солнечной системы, которых нет здесь, на Земле», — сказал Стек Морган. «Марс — прекрасное место, чтобы узнать о ранней Солнечной системе».

Магия Джезеро

В каждой из сред есть что предложить исследователям: дельта для поиска древней жизни, карбонатные отложения для узнать о марсианском климате, вулканических породах для датировки периодов в истории Марса и самых древних камнях, чтобы узнать о ранней солнечной система.

У дельт есть еще одна полезная особенность: они полны камней из других мест, принесенных рекой. «Дельты служат действительно великой цели — собрать вместе образцы горных пород с больших расстояний, далеко за пределами кратера. В каком-то смысле река и дельта помогли нам собрать камни», — сказал Стэк Морган.

Хотя эти породы не имеют того контекста, который был бы у образцов на месте, они позволяют исследователям получить Взгляните на разнообразие древних пород, которые существовали на гораздо большей территории, чем мог бы представить марсоход. исследовать.

И в этом волшебство Джезеро – на нем есть все эти цели, каждая из которых сама по себе бесценна, и все они достаточно близки, чтобы их мог посетить один марсоход.

«Объедините карбонаты и потенциал, который они имеют, отложения дельты и отложения озер являются прекрасным местом для поиска признаков древней жизни, а затем у вас есть вулканические породы. И все это в пределах траверса марсохода Perseverance», — сказал Стек Морган. «У вас есть все эти вещи в пределах досягаемости одной миссии на Марс».

Тачдаун неизбежен

Учитывая такое особенное место, вы можете задаться вопросом, почему НАСА раньше не отправило марсоход к Джезеро – например, марсоход Curiosity, который в настоящее время исследует кратер Гейла. Это связано с тем, что ранее Джезеро был недоступен из-за небезопасных условий посадки. Джезеро имеет такие особенности, как песчаные дюны, крутые склоны и множество разбросанных камней, которые создавали опасность приземления для предыдущих марсоходов.

Но Настойчивость вооружена новая система посадки, называемая Terrain Relative Navigation, которая использует камеру и бортовые карты для определения безопасного места для приземления даже среди этих опасностей. Технология посадки теперь стала настолько сложной, что ученые могут выбрать наиболее интересное место для исследования, а инженеры могут сказать, что они уверены, что смогут посадить марсоход именно там.

Несмотря на это, посадка марсохода по-прежнему остается сложной и чрезвычайно сложной операцией, за которую все держат пальцы скрещенными. Стэк Морган сказала, что у нее был «комочек нервов» по ​​поводу приземления, но она очень рада, что марсоход приступит к своей миссии.

Поскольку на роботизированных плечах марсохода лежит так много потенциальных открытий, мы также будем держать пальцы скрещенными за безопасную посадку и успешное выполнение миссии.

Рекомендации редакции

• Космологическое путешествие: сложная логистика доставки людей на Марс
• Совершенствование двигательной установки: как мы доставим людей на Марс
• Электростанции на других планетах: как мы будем производить электроэнергию на Марсе
• Сбор гидратации: как будущие поселенцы будут создавать и собирать воду на Марсе
• Астросельское хозяйство: как мы будем выращивать урожай на Марсе