Prečo je kráter Jezero najvzrušujúcejším miestom na Marse

Keď vozítko NASA Perseverance tento týždeň pristane na Marse, začne jedno z najambicióznejších vedeckých snáh, aké si možno predstaviť: Hľadanie dôkazov, že život sa kedysi vyvinul na mimozemskom svete. Vedci sú si celkom istí, že na Marse teraz nič nežije, ale myslia si, že to tak mohlo byť v jednom bode histórie planéty – a rover navštevuje lokalitu nazývanú kráter Jezero, aby sa dozvedel viac.

Možno ste už počuli, že vytrvalosť je hľadanie známok dávneho životaa možno ste dokonca počuli, že mieri do jazera Jezero, pretože to je hlavný cieľ tohto vyhľadávania.

Ale prečo majú vedci taký záujem ísť na toto konkrétne miesto? Ako uhádnete, kde sa život mohol vyvinúť pred miliónmi alebo miliardami rokov na cudzej planéte? Čím je Jezero také výnimočné?

Hovorili sme s odborníčkou na geológiu Marsu, Katie Stack Morgan z Laboratória prúdového pohonu NASA, aby sme to zistili.

Honba za životom pokračuje

Hlavným ťahákom krátera Jezero je neďaleké ložisko delty. Pred miliónmi rokov mal Mars na povrchu dostatok tekutej vody a krajina bola posiata riekami a údoliami. To znamenalo, že krátery ako Jezero sa naplnili vodou, a keď voda vtiekla do krátera z rieky, vytvorila deltu porovnateľnú s deltou Mississippi na Zemi.

Delty sú neuveriteľné ciele pri hľadaní známok života, pretože poskytujú pohodlie prostredie pre vznik života a pretože koncentrujú organickú hmotu spôsobom, ktorý to uľahčuje odhaliť.

Avšak, ako v podstate každý aspekt prieskumu Marsu, nie je to také jednoduché, ako nájsť štruktúru, ktorá vyzerá ako delta a loviť cez ňu. Je to preto, že je ťažké povedať históriu vody na planéte, ktorá je teraz taká suchá.

Keď sa pozrieme na indikátory, že tam kedysi bola voda, „otázka, ktorú máme, znie: Bola tam tá voda dlho? Stack Morgan vysvetlil. Aby sa vytvorili podmienky napomáhajúce vzniku života, ako ho chápeme, najlepšími podmienkami by bola teplá, plytká voda, ktorá zostane tisíce rokov alebo dlhšie. Krátka záplava vody, ktorá sa rýchlo vyparí, ju neprereže.

Stack Morgan prirovnal túto situáciu k miestu v jej štáte, Death Valley v Kalifornii. Väčšinou je tam sucho, ale občas prší – a keď sa to stane, voda niekoľko dní sedí v kalužiach a môže vytvárať štruktúry nazývané aluviálne vejáre, kým sa odparí.

Potom, čo sa všetka voda vyparí, nánosy vrtule vyzerajú ako delta usadeniny. Sú však tvorené obdobiami vody na povrchu, ktoré sú príliš krátke na to, aby podporili vznik života. Takže to je veľká otázka: Keď vidíme tieto tvary vejárov na Marse, sú to delty alebo aluviálne vejáre?

Tu prichádza na scénu Jezerova tajná zbraň. Kráter má výstupné údolie, hlboký kaňon vyhĺbený vodou, ktorá vytekala z krátera, keď sa naplnil a pretiekol. Kvôli prítomnosti tohto výstupného údolia si výskumníci môžu byť istí, že v ňom nebolo len trochu vody Jezero: Bolo toho dosť na to, aby sa kráter zaplnil a prebytočná voda si vyryla cestu von po dlhú dobu.

"To je to, čo robí Jezero pre nás tak vzrušujúcim," povedal Stack Morgan. "Pretože okrem toho, že máme to, čo si myslíme, že je delta, máme aj nespochybniteľný dôkaz, že tam bolo jazero, pretože máme výstupné údolie."

To výstupné údolie je zvláštna rarita. Na Marse je veľa ďalších kráterov s tým, čo sa zdajú byť delty, ako napríklad kráter Gale, kde skúma rover Curiosity, ale nemajú odbytiská. Výsledkom je, že výskumníci si nikdy nemôžu byť úplne istí, že to, čo vidia, skutočne naznačuje prítomnosť vody po dlhú dobu.

Naopak, v Jezere si výskumníci môžu byť istí, že kráter sa naplnil vodou a pretiekol, a že mal vodu na to, čo sa označuje ako geologicky významné časové obdobie. Keď prišlo na úlohu vybrať miesto na pristátie pre Perseverance, „táto pridaná istota pomohla dostať Jezera za cieľovú čiaru,“ povedal Stack Morgan.

Cieľom Perseverance je pristáť priamo pred touto deltou a začať hľadať známky života.

Znaky v skalách

Ak Perseverance nájde dôkaz, že kedysi na Marse bol život, je nepravdepodobné, že by vyzerala ako úplná fosília zložitého organizmu, akým je trilobit. Život na planéte možno nikdy nepokročil tak ďaleko vo svojom vývoji. Namiesto toho by dôkazy o živote s najväčšou pravdepodobnosťou mali formu skamenelého listu baktérií nazývaného mikrobiálna podložka.

"Mikróby sú schopné zanechať znaky, ktoré sú väčšie ako mikroskopické," vysvetlil Stack Morgan. "To je na nich jedna z najlepších vecí."

Našli sme porovnateľné fosílne mikrobiálne rohože na Zemi, ktoré tvoria výrazné tvary v horninách vo vrstvách medzi sedimentmi. Existujú aj iné, neorganické spôsoby, ako môžu tieto tvary tvoriť, takže nie je ľahké povedať, či daný tvar bol vytvorený špecificky životom. Ale pri pohľade na stopy, ako je hrúbka rôznych vrstiev nad a pod potenciálnou rohožou a či sú v súlade na to, čo by sa dalo očakávať od fyzikálnych podmienok, môžu geológovia odvodiť, či boli pravdepodobne vytvorené životom formulárov.

„Ak by sme s Perseverance našli presvedčivého kandidáta na skamenenú mikrobiálnu podložku, s organickými látkami striedajúcimi sa v rôznych vrstvách, s minerálmi ako oxid kremičitý alebo železo, minerály, ktoré sme viem, že mikróby radi využívajú vo svojich životných procesoch a metabolizme a videli sme, že striedanie spôsobom, ktorý by sa inak neočakával, by som bola šťastná,“ povedala predtým, ako opravila sama. „Nie len šťastný, to by bolo podhodnotenie storočia! Mal by som pocit, akoby sme na Marse našli znamenie dávneho života.“

Uhličitanová záhada

Delta nie je jediným miestom, kde bude Perseverance loviť život. Ďalším prvkom v blízkosti miesta pristátia Perseverance sú ložiská uhličitanových minerálov, ktoré boli identifikované z obežnej dráhy. Tieto soli vznikajú reakciou oxidu uhličitého v atmosfére a vody na povrchu.

"Máme miesta na Zemi, kde sa to deje, napríklad Bahamy," vysvetlil Stack Morgan. „Keď si spomeniete na Bahamy, sú to teplé, plytké vody plné života na útesoch. A hoci nevieme, že na Marse boli útesy, existuje podobný záujem o uhličitany ako o astrobiologický cieľ, pretože ak sa uhličitany tvoria vo vode, je to rozhodujúce. podporu života." Prítomnosť uhličitanov naznačuje, že voda, ktorá bola v kráteri Jezero, nebola príliš kyslá a mohla byť pohodlným prostredím pre rozkvet života.

Nielen to, ale uhličitany sú tiež vynikajúce pri zachovávaní známok života. Lov cez tieto ložiská je teda skvelým miestom na hľadanie starovekého života, no na rade je aj ďalšia geologická otázka. Atmosféra Marsu sa skladá predovšetkým z oxidu uhličitého a bývala hustejšia ako dnes a vieme, že kedysi bolo na povrchu dostatok tekutej vody. Ale usadeniny uhličitanu na povrchu sú zriedkavé. "Takže tu bola otázka, kde sú všetky uhličitany?" povedal Stack Morgan. "Ak sme kedysi mali túto hustejšiu atmosféru bohatú na CO2, je tu táto chýbajúca uhličitanová otázka."

Nájdenie odpovedí na túto otázku nám môže pomôcť pochopiť históriu marťanskej klímy. „Študujeme uhličitany tu na Zemi, aby sme zistili veci ako: Bolo teplo alebo zima v proterozoiku pred 3 miliardami rokov? Uhličitany sú naozaj dobré pri zachovávaní klimatických signálov, “povedala. "Takže uhličitany sú pre nás skutočne vzrušujúce, a to z hľadiska astrobiológie a ich spojenia so životom, ale aj ako záznamov o vývoji starovekej klímy na Marse."

Časová os marťanskej histórie

Nájdenie dôkazov o starovekom živote na inej planéte by bolo mimoriadnym vedeckým úspechom, ale Jezero môže výskumníkom povedať viac. Jednou trvalou záhadou Marsu je presne to, aké staré sú jeho skalné útvary a kedy sú rôzne udalosti v jeho geologickej histórii – ako je obdobie, v ktorom bola na jeho povrchu voda – vlastne Stalo.

Aby sa geológovia pokúsili porozumieť geologickej histórii Marsu, pozerajú sa na krátery ako Jezero, ktoré sú tvorené impaktnými udalosťami, a pokúste sa modelovať, ako staré dopady pravdepodobne boli, na základe impaktných kráterov, ktoré sme pozorovali na iných miestach, ako napr. mesiac.

„Sme schopní ich datovať v relatívnom zmysle pomocou chronológie kráterov z Mesiaca a vzoriek my priniesol späť z Apolla,“ povedal Stack Morgan, „ale to je extrapolovaná vec, na ktorú sme aplikovali Mars. Existuje veľa otázok o tom, kedy sa veci na Marse skutočne stali."

Na zodpovedanie týchto otázok sa geológovia zúfalo snažia dostať do rúk vzorku vulkanickej horniny. Vzniká, keď roztavená láva stvrdne na pevnú skalu, a je neoceniteľná na datovanie, pretože vedia prečítať, kedy k tomuto prechodu z lávy na skalu došlo. To môže poskytnúť presný dátum udalostí, ako sú dva dopady, ktoré vytvorili kráter.

Jazero má tieto vulkanické horniny priamo pri delte rieky. Takže Perseverance naberie vzorku a uzavrie ju do skúmavky pre prípadný návrat na Zem Mars Sample Return a geológovia budú môcť konečne určiť časovú os Marsu histórie.

Najstaršie horniny na Marse alebo Zemi

Nie je to však len história Marsu, o ktorej sa môžeme dozvedieť. Možno sa dozvieme aj o histórii celej slnečnej sústavy.

Mars bol vo svojej ranej histórii veľmi aktívny a na jeho povrchu sú stále viditeľné niektoré extrémne staré kamene. Niektoré z nich môžeme vidieť okolo okraja krátera Jezero v obrovských nánosoch veľkosti domu nazývaných megabreccia, ktoré boli vystrelené do vzduchu nárazom, ktorý vytvoril kráter. Predpokladá sa, že tieto skaly sú staré približne štyri miliardy rokov, čo z nich robí nielen jedny z najstarších hornín na Marse, ale potenciálne ešte staršie ako najstaršie skaly na Zemi.

Je to preto, že Zem má aktívny interiér s doskovou tektonikou, ktorá recykluje horniny a ničí veľkú časť horninového záznamu. Vnútro Marsu je však tektonicky neaktívne, takže horniny tam vydržia oveľa dlhšie.

„Na Marse má 50 percent planéty tri a pol miliardy rokov alebo viac. Takže na Marse sa zachoval rozsiahly záznam raného času slnečnej sústavy, ktorý tu na Zemi jednoducho nie je,“ povedal Stack Morgan. "Mars je skvelé miesto, kde sa môžete dozvedieť o ranej slnečnej sústave."

Kúzlo jazera Jezero

Každé z rôznych prostredí má bádateľom čo ponúknuť: Delta na hľadanie pradávneho života, náleziská uhličitanu spoznávanie marťanského podnebia, vulkanických hornín na datovanie období v histórii Marsu a najstarších kameňov, aby ste sa dozvedeli o ranom slnečnom systém.

Delty majú aj ďalšiu užitočnú vlastnosť, pretože sú plné skál z iných lokalít, ktoré rieka unášala. „Delty slúžia tomuto skutočne skvelému účelu spájania vzoriek hornín z veľkých vzdialeností, mimo krátera. Rieka a delta v niektorých ohľadoch zbierali kamene za nás,“ povedal Stack Morgan.

Hoci tieto horniny nemajú kontext, aký by mala vzorka in-situ, umožňujú výskumníkom získať a letmý pohľad na rozmanitosť starých hornín, ktoré existovali na oveľa väčšej ploche, než by mohol rover preskúmať.

A v tom je kúzlo jazera Jezero – má všetky tieto ciele, z ktorých každý by bol sám o sebe neoceniteľný, všetky dostatočne blízko, aby ich navštívil jeden rover.

„Skombinujete uhličitany a potenciál, ktorý majú, ložisko delty a ložiská jazera sú skvelým miestom na hľadanie známok dávneho života, a potom máte sopečné horniny. A to všetko je v dosahu vozítka Perseverance,“ povedal Stack Morgan. "Všetky tieto veci máte na dosah jedinej misie na Mars."

Dotyk sa blíži

Ako také špeciálne miesto by ste sa mohli čudovať, prečo NASA neposlala rover do Jezera už predtým – ako napríklad vozítko Curiosity, ktoré práve skúma kráter Gale. Je to preto, že Jezero bolo predtým neprístupné kvôli nebezpečným podmienkam pristátia. Jazero má vlastnosti ako piesočné duny, strmé svahy a množstvo roztrúsených skál, ktoré by pre predchádzajúce rovery predstavovali nebezpečenstvo pri pristátí.

Ale vytrvalosť je vyzbrojená a nový pristávací systém, s názvom Terrain Relative Navigation, ktorá využíva kameru a palubné mapy na identifikáciu bezpečného miesta na pristátie aj medzi týmito rizikami. Technológia pristávania je teraz taká sofistikovaná, že vedci môžu vybrať najzaujímavejšie miesto na prieskum a inžinieri môžu povedať, že sú si istí, že tam môžu pristáť s roverom.

Aj tak je pristátie roveru stále zložitá, masívne zložitá operácia, ktorej všetci držia palce. Stack Morgan povedala, že bola o pristátí „guľa nervov“, ale je hlboko nadšená, že rover začne svoju misiu.

S toľkými potenciálnymi objavmi, ktoré spočívajú na robotických ramenách roveru, budeme tiež držať palce pri bezpečnom pristátí a úspešnej misii.

Odporúčania redaktorov

• Kozmologické dochádzanie: Zložitá logistika umiestňovania ľudí na Mars
• Zdokonaľovanie pohonu: Ako dostaneme ľudí na Mars
• Elektrárne na iných planétach: Ako budeme vyrábať elektrinu na Marse
• Zber hydratácie: Ako budú budúci osadníci vytvárať a zbierať vodu na Marse
• Astropoľnohospodárstvo: Ako budeme pestovať plodiny na Marse