Zakaj je krater Jezero najbolj vznemirljivo mesto na Marsu

Ko bo Nasin rover Perseverance ta teden pristal na Marsu, se bo začel eden najbolj ambicioznih znanstvenih podvigov, ki si jih lahko zamislite: Iskanje dokazov, da se je življenje nekoč razvilo na tujem svetu. Znanstveniki so precej prepričani, da na Marsu zdaj ni nič živega, vendar menijo, da bi lahko bilo na eni točki v zgodovini planeta – in rover obiskuje lokacijo, imenovano krater Jezero, da bi se naučil več.

Morda ste že slišali, da je Vztrajnost iskanje znakov starodavnega življenja, in morda ste celo slišali, da gre proti Jezeru, ker je to glavni cilj tega iskanja.

Toda zakaj znanstvenike tako zanima odhod na to določeno lokacijo? Kako ugibate, kje se je življenje lahko razvilo pred milijoni ali milijardami let, na tujem planetu? Zakaj je Jezero tako posebno?

Pogovarjali smo se s strokovnjakinjo za geologijo Marsa, Katie Stack Morgan iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon, da bi izvedeli.

Lov na življenje je v teku

Glavna zanimivost kraterja Jezero je bližnje nahajališče delte. Pred milijoni let je imel Mars na površini obilo tekoče vode, pokrajina pa je bila posejana z rekami in dolinami. To je pomenilo, da so se kraterji, kot je Jezero, napolnili z vodo, in ko je voda pritekla v krater iz reke, je nastala delta, primerljiva z delto Mississippija na Zemlji.

Delte so neverjetne tarče za iskanje znakov življenja, ker zagotavljajo udobno okolje za nastanek življenja in ker koncentrirajo organsko snov na način, ki olajša zaznati.

Vendar, tako kot v bistvu vsak vidik raziskovanja Marsa, ni tako preprosto kot iskanje strukture, ki je videti kot delta, in iskanje po njej. To je zato, ker je težko povedati zgodovino vode na planetu, ki je zdaj tako suh.

Ko pogledamo kazalnike, da je nekoč obstajala voda, "se postavlja vprašanje: ali je bila ta voda tam dolgo časa?" Stack Morgan je pojasnil. Za ustvarjanje pogojev za nastanek življenja, kot ga razumemo, bi bili najboljši pogoji topla, plitva voda, ki ostane na tisoče let ali dlje. Kratka poplava vode, ki hitro izhlapi, vam ne bo pomagala.

Stack Morgan je to situacijo primerjala z lokacijo v svoji državi, Dolino smrti v Kaliforniji. Tam je večinoma suho, a občasno dežuje – in ko dežuje, voda nekaj dni ostane v bazenih in lahko tvori strukture, imenovane aluvialni ventilatorji, preden izhlapi.

Ko vsa voda izhlapi, so aluvialni pahljačasti nanosi zelo podobni delta nanosom. Toda nastanejo zaradi obdobij vode na površju, ki so prekratka, da bi podpirala nastanek življenja. To je torej veliko vprašanje: ko vidimo te pahljače na Marsu, ali so to delte ali aluvialne pahljače?

Tu nastopi Jezerovo skrivno orožje. Krater ima iztočno dolino, globok kanjon, ki ga je izdolbla voda, ki je tekla iz kraterja, ko se je napolnil in prelil. Zaradi prisotnosti te iztočne doline so raziskovalci lahko prepričani, da v njej ni bilo le malo vode Jezero: Bilo je dovolj, da se je krater napolnil in da si je odvečna voda v daljšem časovnem obdobju izdolbla pot.

"Zato je Jezero za nas tako razburljivo," je dejal Stack Morgan. "Ker poleg tega, kar mislimo, da je delta, imamo tudi neizpodbitne dokaze, da je bilo tam jezero, ker imamo iztočno dolino."

Ta iztočna dolina je posebna redkost. Na Marsu je veliko drugih kraterjev z nečim, kar se zdi delta, kot je krater Gale, ki ga raziskuje rover Curiosity, vendar nimajo izhodov. Posledično raziskovalci nikoli ne morejo biti povsem prepričani, da je to, kar vidijo, res znak dolgotrajne prisotnosti vode.

Nasprotno pa so v Jezeru raziskovalci lahko prepričani, da se je krater napolnil z vodo in prelil ter da je imel vodo za tako imenovano geološko pomembno časovno obdobje. Ko je prišlo do naloge izbire pristanišča za Perseverance, je Stack Morgan dejal, da je »ta dodatna gotovost pomagala pripeljati Jezero čez ciljno črto.

Perseverance namerava pristati tik pred to delto in začeti iskati znake življenja.

Znaki v skalah

Če Perseverance res najde dokaze, da je na Marsu nekoč obstajalo življenje, je malo verjetno, da bo videti kot popoln fosil kompleksnega organizma, kot je trilobit. Življenje na planetu morda nikoli ni tako napredovalo v svoji evoluciji. Namesto tega bi bil dokaz življenja najverjetneje v obliki fosiliziranega lista bakterij, imenovanega mikrobna preproga.

"Mikrobi so sposobni za seboj pustiti znake, ki so večji od mikroskopskih," je pojasnil Stack Morgan. "To je ena izmed odličnih stvari pri njih."

Na Zemlji smo našli primerljive fosilizirane mikrobne preproge, ki tvorijo značilne oblike v kamninah v plasteh med usedlinami. Obstajajo tudi drugi, neorganski načini, na katere se lahko oblikujejo te oblike, zato ni enostavno ugotoviti, ali je dano obliko oblikovalo posebej življenje. Toda s pogledom na namige, kot je debelina različnih plasti nad in pod potencialno preprogo in ali so te skladne glede na to, kar bi pričakovali glede na fizične pogoje, lahko geologi sklepajo, ali jih je verjetno ustvarilo življenje obrazci.

»Če bi s Perseverance našli prepričljivega kandidata za fosilizirano mikrobno podlogo, z organskimi snovmi, ki se izmenjujejo v različnih plasteh, z minerali, kot sta silicijev dioksid ali železo, minerali, ki jih vem, da mikrobi radi uporabljajo v svojih življenjskih procesih in presnovi, in videli smo, da se izmenjujejo na način, ki sicer ni bil pričakovan, potem bi bila srečna,« je rekla, preden je popravila sama. »Ne le srečen, to bi bila podcenjenost stoletja! Počutil bi se, kot da smo našli znak starodavnega življenja na Marsu."

Karbonatna skrivnost

Delta ni edino mesto, kjer bo Perseverance lovil življenje. Druga značilnost v bližini mesta pristanka Perseverance so nahajališča karbonatnih mineralov, ki so jih identificirali iz orbite. Te soli nastanejo pri reakcijah ogljikovega dioksida v ozračju in vode na površini.

"Na Zemlji imamo kraje, kjer se to dogaja, kot so Bahami," je pojasnil Stack Morgan. »Ko pomislite na Bahame, so tople, plitve vode, v katerih mrgoli grebenov. In čeprav ne vemo, da so bili na Marsu grebeni, obstaja podobno zanimanje za karbonate kot cilj astrobiologije, ker če karbonati nastajajo v vodi, je to odločilno podpira življenje.« Prisotnost karbonatov nakazuje, da voda v kraterju Jezero ni bila preveč kisla in bi lahko bila udobno okolje za razcvet življenja.

Ne samo to, karbonati so tudi odlični pri ohranjanju znakov življenja. Lov po teh nahajališčih je torej odličen kraj za iskanje starodavnega življenja, vendar je na vrsti še eno geološko vprašanje. Marsova atmosfera je sestavljena predvsem iz ogljikovega dioksida in je bila nekoč debelejša kot danes, in vemo, da je bilo nekoč na površju veliko tekoče vode. Toda usedline karbonata na površini so redke. "Torej se je pojavilo vprašanje, kje so vsi karbonati?" je rekel Stack Morgan. "Če smo nekoč imeli to debelejšo atmosfero, bogato s CO2, obstaja to manjkajoče vprašanje karbonata."

Iskanje odgovorov na to vprašanje nam lahko pomaga razumeti zgodovino podnebja na Marsu. »Tukaj na Zemlji preučujemo karbonate, da bi izvedeli stvari, kot so: Ali je bilo v proterozoiku pred 3 milijardami let toplo ali hladno? Karbonati so res dobri pri ohranjanju podnebnih signalov,« je dejala. "Torej so karbonati za nas res vznemirljivi, tako z vidika astrobiologije in njihove povezave z življenjem, pa tudi kot zapisovalci razvoja starodavnega podnebja na Marsu."

Časovni trak Marsove zgodovine

Iskanje dokazov o starodavnem življenju na drugem planetu bi bil izjemen znanstveni dosežek, a Jezero lahko raziskovalcem pove še več. Ena od trajnih skrivnosti o Marsu je natančno, koliko so stare njegove skalne formacije in koliko natančno so različne dogodkov v njeni geološki zgodovini – kot je obdobje, ko je bila voda na njeni površini – pravzaprav zgodilo.

Da bi poskušali razumeti geološko zgodovino Marsa, geologi opazujejo kraterje, kot je Jezero, ki nastanejo zaradi udarcev, in poskusite modelirati, kako stari so verjetno bili udarci, na podlagi udarnih kraterjev, ki smo jih opazili na drugih mestih, kot je luna.

"Lahko jih datiramo v relativnem smislu z uporabo kronologije kraterjev z lune in vzorcev, ki smo jih vrnili iz Apolla,« je dejal Stack Morgan, »toda to je ekstrapolirana stvar, ki smo jo uporabili Mars. Obstaja veliko vprašanj o tem, kdaj so se stvari dejansko zgodile na Marsu.

Da bi odgovorili na ta vprašanja, geologi obupano želijo dobiti vzorec vulkanske kamnine. Ta nastane, ko se staljena lava strdi v trdno skalo, in je neprecenljiva za datiranje, saj lahko preberejo, kdaj se je zgodil ta prehod iz lave v skalo. To lahko da natančen datum za dogodke, kot sta dva trka, ki sta ustvarila krater.

Jezero ima te vulkanske kamnine tik ob delti reke. Tako bo Perseverance pobral vzorec in ga zaprl v cev za morebitno vrnitev na Zemljo pod Program Mars Sample Return in geologi bodo lahko končno določili časovni trak Marsa zgodovina.

Najstarejše kamnine na Marsu ali Zemlji

Vendar pa ne moremo izvedeti le zgodovine Marsa. Morda celo spoznamo zgodovino celotnega sončnega sistema.

Mars je bil v svoji zgodnji zgodovini zelo aktiven in na njegovi površini je še vedno vidnih nekaj izjemno starodavnih kamnin. Nekatere od teh lahko vidimo okoli roba kraterja Jezero v ogromnih usedlinah v velikosti hiše, imenovanih megabreča, ki jih je udarec, ki je ustvaril krater, dvignil v zrak. Te kamnine naj bi bile stare približno štiri milijarde let, zaradi česar niso le ene najstarejših kamnin na Marsu, ampak potencialno celo starejše od najstarejših kamnin na Zemlji.

To je zato, ker ima Zemlja aktivno notranjost s tektoniko plošč, ki reciklira kamnine in uniči velik del kamninskega zapisa. Notranjost Marsa pa je tektonsko neaktivna, zato kamnine tam zdržijo veliko dlje časa.

»Na Marsu je 50 odstotkov planeta starih tri in pol milijarde let ali več. Torej je ta obsežen zapis o času zgodnjega sončnega sistema ohranjen na Marsu, ki ga tukaj na Zemlji preprosto ni,« je dejal Stack Morgan. "Mars je odličen kraj za učenje o zgodnjem sončnem sistemu."

Čarobnost Jezera

Vsako od različnih okolij lahko nekaj ponudi raziskovalcem: delta za iskanje starodavnega življenja, karbonatna nahajališča za spoznavanje podnebja na Marsu, vulkanskih kamnin za datiranje obdobij v zgodovini Marsa in najstarejših kamnin za spoznavanje zgodnjega sončnega sistem.

Delte imajo še eno uporabno lastnost, saj so polne kamnov z drugih lokacij, ki jih je prinesla reka. »Delte služijo temu res odličnemu namenu združevanja vzorcev kamnin iz daljnih razdalj, daleč zunaj kraterja. Na nek način sta reka in delta namesto nas zbirali kamenje,« je dejal Stack Morgan.

Čeprav te kamnine nimajo konteksta, kot bi ga imel vzorec in situ, raziskovalcem omogočajo, da dobijo vpogled v raznolikost starodavnih kamnin, ki so obstajale na veliko večjem območju, kot bi ga lahko rover raziskati.

In to je čar Jezera – ima vse te tarče, od katerih bi bila vsaka zase neprecenljiva, vse dovolj blizu, da jih lahko obišče en rover.

»Kombinirate karbonate in potencial, ki ga imajo, nahajališča delte in jezerske usedline so odličen kraj za iskanje znakov starodavnega življenja, nato pa imate vulkanske kamnine. In vse to je znotraj prehodov roverja Perseverance,« je dejal Stack Morgan. "Vse te stvari imate v dosegu ene misije na Mars."

Touchdown je neizbežen

Ker gre za tako posebno lokacijo, se morda sprašujete, zakaj NASA v Jezero že ni poslala roverja – na primer roverja Curiosity, ki trenutno raziskuje krater Gale. To pa zato, ker je bilo Jezero prej nedostopno zaradi nevarnih pogojev za pristajanje. Jezero ima značilnosti, kot so peščene sipine, strma pobočja in veliko raztresenega kamenja, ki bi za prejšnje roverje predstavljalo nevarnost pristanka.

Toda Vztrajnost je oborožena z a nov pristajalni sistem, imenovan Terrain Relative Navigation, ki uporablja kamero in zemljevide na vozilu za prepoznavanje varnega mesta za pristanek tudi med temi nevarnostmi. Tehnologija pristajanja je postala tako izpopolnjena, da lahko znanstveniki izberejo najzanimivejše mesto za raziskovanje, inženirji pa lahko rečejo, da so prepričani, da lahko tam pristanejo rover.

Kljub temu je pristanek roverja še vedno zapletena, izjemno kompleksna operacija, za katero vsi držijo pesti. Stack Morgan je dejala, da je bila "žoga živcev" glede pristanka, vendar je zelo navdušena, da bo rover začel svojo misijo.

Ker je na roverjevih robotskih ramenih toliko potencialnih odkritij, bomo tudi mi držali pesti za varen pristanek in uspešno misijo.

Priporočila urednikov

• Kozmološko potovanje na delo: zapletena logistika pošiljanja ljudi na Mars
• Izpopolnjevanje pogona: Kako bomo ljudi spravili na Mars
• Elektrarne na drugih planetih: Kako bomo proizvajali elektriko na Marsu
• Pridobivanje hidracije: Kako bodo prihodnji naseljenci ustvarjali in zbirali vodo na Marsu
• Astrokmetijstvo: Kako bomo gojili pridelke na Marsu