Varför Jezero Crater är den mest spännande platsen på Mars

När NASA: s Perseverance-rover landar på Mars den här veckan börjar den en av de mest ambitiösa vetenskapliga ansträngningarna man kan tänka sig: Att leta efter bevis för att livet en gång har utvecklats i en främmande värld. Forskare är ganska säkra på att det inte finns något som lever på Mars nu, men de tror att det kunde ha varit det vid ett tillfälle i planetens historia – och rover besöker en plats som heter Jezero Crater för att lära sig Mer.

Du kanske har hört att uthållighet är letar efter tecken på forntida liv, och du kanske till och med har hört att det är på väg till Jezero eftersom det är ett främsta mål i den sökningen.

Men varför är forskare så intresserade av att gå till just den här platsen? Hur gissar du var livet kan ha utvecklats för miljoner eller miljarder år sedan, på en främmande planet? Vad gör Jezero så speciell?

Vi pratade med en expert på Mars geologi, Katie Stack Morgan från NASA: s Jet Propulsion Laboratory, för att ta reda på det.

Jakten på livet är igång

Jezero-kraterns rubrikdragning är den närliggande deltaavlagringen. För miljoner år sedan hade Mars rikligt med flytande vatten på sin yta, och landskapet var översållat med floder och dalar. Det innebar att kratrar som Jezero fylldes med vatten, och när vatten rann in i kratern från en flod bildade det ett delta jämförbart med Mississippideltat på jorden.

Delta är otroliga mål för att leta efter tecken på liv, både för att de ger en bekväm miljö för att livet ska kunna växa fram och för att de koncentrerar organiskt material på ett sätt som gör det lättare att upptäcka, detektera.

Men som i princip alla aspekter av Mars-utforskning är det inte fullt så enkelt som att hitta en struktur som ser ut som ett delta och jaga igenom det. Det beror på att det är svårt att berätta historien om vattnet på en planet som nu är så torr.

När vi tittar på indikatorer på att det en gång fanns vatten, "är frågan vi har: Fanns det vattnet där under en lång tid?" Stack Morgan förklarade. För att skapa förhållanden som främjar uppkomsten av liv som vi förstår det, skulle de bästa förhållandena vara varmt, grunt vatten som stannar i tusentals år eller längre. En kort ström av vatten som snabbt avdunstar kommer inte att skära av det.

Stack Morgan jämförde denna situation med en plats i hennes delstat, Death Valley i Kalifornien. Det är mestadels torrt där, men det regnar ibland – och när det gör det ligger vattnet i pooler i några dagar och kan bilda strukturer som kallas alluvialfläktar innan det avdunstar.

Efter att allt vatten har avdunstat, ser alluvialfläktavlagringar mycket ut som deltaavlagringar. Men de bildas av perioder av vatten på ytan som är för korta för att stödja uppkomsten av liv. Så det är den stora frågan: När vi ser dessa fläktformer på Mars, är de delta eller alluvialfläktar?

Det är här Jezeros hemliga vapen kommer in. Kratern har en utloppsdal, en djup kanjon huggen av vatten som rann ut ur kratern när den väl fyllts och svämmat över. På grund av närvaron av denna utloppsdal kan forskare vara säkra på att det inte bara fanns en liten bit vatten i Jezero: Det var tillräckligt för att kratern skulle fyllas upp och för att överskottsvattnet skulle ta sig ut under en lång tidsperiod.

"Det är det som gör Jezero så spännande för oss," sa Stack Morgan. "För att förutom att ha vad vi tror är ett delta, har vi också obestridliga bevis för att det fanns en sjö där, eftersom vi har utloppsdalen."

Den outletdalen är en speciell sällsynthet. Det finns gott om andra kratrar på Mars med vad som verkar vara delta, som Gale-kratern där Curiosity-rovern utforskar, men de har inga utlopp. Som ett resultat kan forskare aldrig vara helt säkra på att det de ser verkligen är en indikation på att vatten finns närvarande under en lång tid.

Däremot kan forskare i Jezero vara säkra på att kratern fylldes med vatten och svämmade över, och att den hade vatten under vad som kallas en geologiskt betydande tidsperiod. När det kom till uppgiften att välja en landningsplats för Perseverance, "den ökade säkerheten var det som hjälpte till att sätta Jezero över mållinjen", sa Stack Morgan.

Uthållighet syftar till att landa precis framför detta delta för att börja leta efter tecken på liv.

Tecken i klipporna

Om Perseverance hittar bevis för att det en gång fanns liv på Mars, är det osannolikt att det ser ut som ett komplett fossil av en komplex organism som en trilobit. Livet på planeten kanske aldrig har kommit så långt in i sin utveckling. Istället skulle bevis på liv med största sannolikhet ta formen av ett fossiliserat ark av bakterier som kallas en mikrobiell matta.

"Mikrober kan lämna efter sig tecken som är större än mikroskopiska," förklarade Stack Morgan. "Det är en av de fantastiska sakerna med dem."

Vi har hittat jämförbara fossiliserade mikrobiella mattor på jorden, som bildar distinkta former i stenar i lager mellan sediment. Det finns andra, oorganiska sätt som dessa former kan bildas, så det är inte lätt att avgöra om en given form har formats specifikt av livet. Men genom att titta på ledtrådar som tjockleken på olika lager över och under den potentiella mattan och om dessa överensstämmer till vad som skulle förväntas av de fysiska förhållandena kan geologer sluta sig till om de sannolikt skapades av liv formulär.

"Om vi ​​med Perseverance skulle hitta en övertygande kandidat för en fossiliserad mikrobiell matta, med organiska ämnen omväxlande i olika lager, med mineraler som kiseldioxid eller järn, mineraler som vi vet att mikrober gillar att använda i sina livsprocesser och metabolism, och vi såg att omväxlande på ett sätt som annars inte var förväntat, då skulle jag vara glad”, sa hon innan hon korrigerade själv. "Inte bara glad, det skulle vara århundradets underdrift! Jag skulle känna att vi hade hittat ett tecken på forntida liv på Mars."

Ett karbonatmysterium

Deltat är inte det enda stället där Perseverance kommer att jaga livet. En annan egenskap i närheten av Perseverances landningsplats är avlagringar av karbonatmineraler som har identifierats från omloppsbana. Dessa salter bildas från reaktioner av koldioxid i atmosfären och vatten på ytan.

"Vi har platser på jorden där detta händer, som Bahamas," förklarade Stack Morgan. "När du tänker på Bahamas är det varma, grunda vatten som kryllar av revliv. Och även om vi inte vet att det fanns rev på Mars, finns det ett liknande intresse för karbonater som ett astrobiologiskt mål, för om karbonater bildas i vatten är det avgörande för stödja livet.” Närvaron av karbonater tyder på att vattnet som fanns i Jezero-kratern inte var för surt och kunde ha varit en bekväm miljö för livet att blomstra.

Inte bara det, utan karbonater är också utmärkta för att bevara tecken på liv. Så att jaga genom dessa fyndigheter är ett bra ställe att leta efter forntida liv, men det finns en annan geologisk fråga på linjen också. Mars-atmosfären består huvudsakligen av koldioxid och brukade vara tjockare än den är idag, och vi vet en gång att det fanns rikligt med flytande vatten på ytan. Men avlagringar av karbonat på ytan är sällsynta. "Så det har varit frågan om var är alla karbonater?" sa Stack Morgan. "Om vi ​​en gång hade den här tjockare, CO2-rika atmosfären, finns det den här frågan om karbonat."

Att hitta svar på den frågan kan hjälpa oss att förstå historien om marsklimatet. "Vi studerar karbonater här på jorden för att ta reda på saker som: Var det varmt eller kallt i Proterozoikum, för 3 miljarder år sedan? Karbonater är riktigt bra på att bevara klimatsignaler”, sa hon. "Så karbonater är verkligen spännande för oss, både ur ett astrobiologiskt perspektiv och deras koppling till livet, men också som registrerare av utvecklingen av det antika klimatet på Mars."

En tidslinje för Mars historia

Att hitta bevis på forntida liv på en annan planet skulle vara en extraordinär vetenskaplig prestation, men det finns mer Jezero kan berätta för forskare. Ett bestående mysterium om Mars är exakt hur gamla dess klippformationer är och exakt när olika händelser i dess geologiska historia – som den period då det fanns vatten på dess yta – faktiskt hände.

För att försöka förstå Mars geologiska historia tittar geologer på kratrar som Jezero, som bildas av nedslagshändelser, och försök att modellera hur gamla nedslagen sannolikt har varit, baserat på nedslagskratrar som vi har observerat på andra platser som måne.

"Vi kan datera dem i en relativ mening med hjälp av kraterkronologi från månen och prover vi kom tillbaka från Apollo, sa Stack Morgan, "men det är en extrapolerad sak som vi har ansökt om Mars. Det finns många frågor om när saker faktiskt hände på Mars"

För att svara på dessa frågor är geologer desperata efter att få tag på ett prov av vulkanisk sten. Detta bildas när smält lava hårdnar till en fast sten, och det är ovärderligt för datering eftersom de kan läsa när denna övergång från lava till sten hände. Det kan ge ett exakt datum för händelser som de två nedslagen som skapade kratern.

Jezero har dessa vulkaniska stenar precis nära floddeltat. Så Perseverance kommer att ösa upp ett prov och försegla det i ett rör för att eventuellt återvända till jorden under Mars Sample Return-program, och geologer kommer äntligen att kunna fastställa en tidslinje för Mars historia.

De äldsta stenarna på Mars eller jorden

Det är dock inte bara Mars historia som vi kan lära oss om. Vi kan till och med lära oss om hela solsystemets historia.

Mars var mycket aktiv i sin tidiga historia, och den har några extremt gamla stenar fortfarande synliga på sin yta. Vi kan se några av dessa runt Jezero-kraterns kant i enorma, husstora avlagringar som kallas megabreccia, som lanserades i luften av stöten som skapade kratern. Dessa stenar tros vara i närheten av fyra miljarder år gamla, vilket gör dem inte bara till några av de äldsta stenarna på Mars utan potentiellt ännu äldre än de äldsta stenarna på jorden.

Det beror på att jorden har ett aktivt inre, med plattektonik som återvinner stenar och förstör mycket av bergrekordet. Mars inre är dock tektoniskt inaktivt, så stenar där varar mycket under mycket längre tidsperioder.

"På Mars är 50 procent av planeten tre och en halv miljard år eller äldre. Så det finns ett omfattande register över tidiga solsystemstid bevarade på Mars som bara inte finns här på jorden, säger Stack Morgan. "Mars är ett bra ställe att gå för att lära sig om det tidiga solsystemet."

Jezeros magi

Var och en av de olika miljöerna har något att erbjuda forskare: deltat för att söka efter forntida liv, karbonatavlagringarna för lära sig om marsklimatet, vulkaniska stenar för dateringsperioder i Mars historia och de äldsta stenarna för att lära sig om den tidiga solen systemet.

Delta har också en annan användbar funktion, eftersom de är fulla av stenar från andra platser som fördes av floden. "Deltas tjänar detta riktigt stora syfte att föra samman stenprover från långa avstånd, långt utanför kratern. På vissa sätt har floden och deltat gjort vår steninsamling åt oss, säger Stack Morgan.

Även om dessa stenar inte har det sammanhang som ett in-situ-prov skulle, tillåter de forskarna att få en glimt av mångfalden av gamla stenar som fanns på ett mycket större område än vad en rover möjligen kunde utforska.

Och det är magin med Jezero – den har alla dessa mål, som var och en skulle vara ovärderlig på egen hand, alla nära nog att besökas av en rover.

"Du kombinerar karbonaterna och potentialen de har, deltaavlagringarna och sjöavlagringarna är ett bra ställe att leta efter tecken på forntida liv, och sedan har du de vulkaniska stenarna. Och allt detta är inom gränserna för Perseverance-rovern, sa Stack Morgan. "Du har alla dessa saker inom räckhåll för ett enda Mars-uppdrag."

Touchdown är nära förestående

Som en sådan speciell plats kan du undra varför NASA inte har skickat en rover till Jezero tidigare – som Curiosity-rovern som just nu utforskar Gale-kratern. Det beror på att Jezero tidigare var otillgänglig på grund av osäkra landningsförhållanden. Jezero har funktioner som sanddyner, branta sluttningar och massor av spridda stenar, vilket skulle ha skapat en landningsrisk för tidigare rovers.

Men uthållighet är beväpnad med en nytt landningssystem, kallad Terrain Relative Navigation, som använder en kamera och inbyggda kartor för att identifiera en säker plats att landa även bland dessa faror. Landningstekniken har nu blivit så sofistikerad att forskare kan välja den mest intressanta platsen för utforskning, och ingenjörer kan säga att de är övertygade om att de kan landa rovern där.

Trots det är en roverlandning fortfarande en intrikat, enormt komplex operation som alla håller tummarna för. Stack Morgan sa att hon var en "nerverboll" inför landningen, men är djupt exalterad över att rover ska börja sitt uppdrag.

Med så mycket potentiell upptäckt vilar på roverns robotaxlar, kommer vi också att hålla tummarna för en säker landning och ett framgångsrikt uppdrag.

Redaktörens rekommendationer

• En kosmologisk pendling: Den knepiga logistiken att sätta människor på Mars
• Perfekt framdrivning: Hur vi får människor till Mars
• Kraftverk på andra planeter: Hur vi genererar elektricitet på Mars
• Skörda hydrering: Hur framtida bosättare kommer att skapa och samla vatten på Mars
• Astroagriculture: Hur vi odlar grödor på Mars