Кредитна слика: ЕСА
Астробиологи Магазине (АМ): Научници су прилично узбудили прву серију слика са Меридиани Планум, које приказују фино слојевито слој. Какви су ваши почетни утисци?
Андрев Кнолл (АК): Из орбиталних података знамо већ неколико година да на Марсу постоје слојевите стијене, али Прилика нам даје нашу прву шансу да заправо истекнемо и радимо директно на неким од ових стена. За геологе једноставно не можете преувеличати важност тога.
Чињеница да су својеврсни табеларно сугерира да су или прилично танка вулканска лежишта или седименти. А што се мене тиче, могућност да на Марсу имамо ин ситу седиментне стијене да бисмо могли ићи горе и испитивати је око најбољег сценарија.
САМ: Шта ако се испоставе да су то вулканске наслаге пепела? Хоће ли то имати мање занимљив сценариј?
АК: Нимало. Мислим да је једно од великих питања: Који су доминантни процеси који су створили слојевите стијене на Марсу? Нема разлога да верујемо да је свака слојевита стијена на Марсу настала на исти начин као она која пред Оппортунитетом седе. Али да знам чак и како ће једна од тих слојевитих стијена бити корак у правом смеру.
Ускоро ћемо такође знати да ли је хематитски сигнал у Меридиани који је детектиран из орбите настањен у тим стијенама. Сјетите се разлога да смо код Меридиани Планум-а због снажног сигнала за посебан облик гвожђе-оксида зван хематит. Веома је тешко размишљати о прављењу хематита без интеракције течне воде са стијенама. Па чак и ако је то вулканска стена, то ће нам помоћи да ограничи наше мишљење о једној од најзанимљивијих хемијских аномалија на планети.
САМ: Постоји река у Шпанији, Рио Тинто, где сте провели неко време истражујући. Ви сте сугерисали да би начин на који су се минерали гвожђа у Рио Тинтоу временом деградирали и трансформисали могао осветлити начин формирања хематита из Меридианија. Можете ли објаснити везу?
АК: Дозволите ми да почнем на почетку. Врсте размишљања које доносимо интерпретацији гвожђа на Марсу биће информисана искуством оксидованог гвожђа на земљиној површини. На бројне планете су формирана гвожђа на нашој планети. Могуће је да нико од њих неће бити тачан аналог за оно што се догодило на Марсу. Али сваки од њих могао би дати ситнице информација које ће нам помоћи да размишљамо о Марсу.
Рио Тинто је сада веома занимљиво место. На југозападу је Шпаније, око сат времена западније од Севиље, можда још сат времена источно од португалске границе. Рио Тинто заправо представља историјски интерес за људе у Америци откако је Колумб отпутовао 1492. из луке на ушћу Рио Тинта. Али то је такође интересантно за рударске геологе јер је то била мине бар још од времена Римљана.
Железна руда се ископава. Пре око 400 милиона година хидротермални процеси формирали су та лежишта руде гвожђа. Гвожђе је углавном у облику гвожђе-сулфида или глупог злата. То је веома богата руда. Док кишница продире кроз те наслаге, она оксидира пирит и две ствари се догађају. Прво, формира сумпорну киселину. Дакле, вода у реци има пХ од око 1; веома је кисела И, друго, гвожђе се оксидује. Дакле, вода је око боје рубина, због овог ношења гвожђа.
Оно што је занимљиво је да ако погледате наслаге које данас настају из Рио Тинто-а, већина гвожђа излази као минерал жељезног сулфата, тј. Комбинација гвожђа, сумпора и кисеоника; и мало тога настаје као минерал зван гоетит, који је гвожђе помешано са кисеоником и мало водоника. Гоетхите су у основи рђе.
То није оно што видите на Меридиани на Марсу. Али оно што је занимљиво у лежишту Рио Тинто је да се тај процес одвија најмање 2 милиона година. А ту је и низ тераса које нам дају осећај шта се дешава са тим наслагама током времена.
Оно што откривамо је да су након само неколико хиљада година сви сулфатни минерали нестали, а цело гвожђе се налази у овом материјалу званом гоетит. Али како улазите у старије и старије терасе, кад дођете до терасе старе 2 милиона година, већину тог гоетита заменио је хематит, минерал на Марсу. А то је прилично грубозрнати хематит, што такође видимо на Марсу.
Дакле, прва ствар коју научимо у Рио Тинтоу је да не треба размишљати само о процесима који депонују грубозрнати хематит приликом почетка вожње. Може се формирати током онога што геолози називају дијагенеза. То јест, може се формирати процесима који утичу на стене кроз време, а то заправо могу учинити на ниским температурама и без дубоког укопавања и подвргавања високом притиску. У том смислу, Рио Тинто нам показује још један начин на који је хематит у Меридиани могао стићи тамо. То проширује могућности које размотримо.
САМ: Када геолози кажу ствари попут „ниске температуре“, они често значе нешто другачије од нас осталих.
АК: Када кажем „ниска температура“, говорим о температурама које ви и ја доживљавамо свакодневно, собној температури. Претпостављам да је већина подземних вода Рио Тинто између 20 и 30 степени Целзијуса, можда од 70 до 80 степени Фаренхеита.
САМ: Да ли се текстура стене временом мења како минерал пролази кроз процес дијагенезе?
АК: Да јесте. Иако је занимљиво да се текстура на нивоу онога што микроскопски има дефинитивно може променити кроз дијагенетску историју, карактеристике већих размера које бисте видели када пажљиво погледате израслину Панцам изгледају као да су постојане. Дакле, иако стена пролази кроз ове промене, задржава седиментне потписе свог формирања, што је узбудљиво. То је важно.
АБ: Кажете да у Рио Тинтоу можете видети двомесечни део који вам показује дијагенетски процес током времена. Али издаци које је Прилика видела на Меридиани могу бити старе две милијарде година. Да ли ће и после тога задржати било какве корисне информације?
АК: Ево добрих вести о геологији: нарочито за седиментне стијене, већина промена које стена подвргне претрпи врло рано у својој историји. Уколико се стијена не подвргне метаморфизму, укопавајући се и подвргнута високом притиску и температури, у року од неколико милиона година од формирања она се стабилизира у облик који ће задржати у недоглед.
У свом свакодневном послу радим на преткамбријским стенама на овој планети. И могу вам гарантовати да када погледам седиментну стијену стару милијарду година, већина промена које је та стена претрпела догодила се у првих 200 хиљада година свог живота. А онда се стабилише, и само чека геолога.
САМ: И немамо разлога да верујемо да се физика понаша другачије на Марсу?
АК: То је оно што нам иде. Рекао сам то раније у смислу астробиологије: Када тражите живот изван наше планете, немате уверења да ће биологија негде другде бити иста као овде. Али имате прилично добро уверење да ће физика и хемија бити исто.
САМ: Део онога што Меридиани чини занимљивим је то што није за разлику од било којег другог места на Марсу. Чак и ако будете могли да сазнате историју Меридианија, у којој мери ћете то знање моћи да генералишете на Марс у целини?
АК: Мислим да ће то сигурно ограничити начин на који размишљамо о Марсу као целој планети. Могло би се десити да ће се Гусев у погледу целокупног хемијског и каменог потписа Марса показати да је боља површина Марса стандардног издавања. Односно, већи део Марса - у ствари, скоро цео Марс - на површини је базалт, а затим прекривен ситном прашином. То је оно што видимо код Гусева.
Сада се испоставило да ако скинете сигнал хематита са потписа површинских материјала у Меридиани-у које смо добили из орбите, то је такође базалт. То није потпуно аномалан део планете. Чини се да представља репрезентативни део планете у срцу, са тим јединственим хематитским сигналом наслоњеним на њега.
Једна од карактеристика Меридианијевог лежишта гвожђа је да је локално у односу на целокупну планету, али географски је раширено по томе што имате хиљаде квадратних километара који дају овај потпис.
Многи људи мисле да ће хидротермални процеси и процеси подземних вода дати само мале локалне жељезне сигнале, али у ствари слојеви богати хематитима у лежишту Рио Тинто прелазе неколико хиљада квадратних километара. Зато што се ове подземне воде шире у слоју на широком подручју.
Дакле, налазишта гвожђа Рио Тинто чине неколико ствари које бисмо требали имати на уму код Меридианија. Они комбинују древне хидротермалне процесе и млађе ниске температуре; треба им вода; могу да се формирају слојеви; и могу бити широко распрострањене.
Нису једини скуп процеса који то могу, на било који начин. Нисам нарочито предрасудан у корист Рио Тинта као бољег аналога Меридианија него било чега другог. Само мислим да, док се бавимо овим истраживањем, морамо барем сачувати у својој меморијској датотеци што више различитих производа и процеса који се баве гвожђем колико можемо.
Сва различита подешавања таложења гвожђа и процеси таложења гвожђа које видимо на овој планети носе хемијске и текстурне сигнале које би Оппортунити могао да открије на Меридиани. Ова упоређења можемо да нам помогну да схватимо како се формирао Меридиани хематит.
САМ: Један од интригантних аспеката Рио Тинтоа као места за истраживање је да, иако је вода у реци веома кисела, у њој живе бактерије. Када погледате древне наслаге хематита у тој регији, да ли видите фосилне бактерије?
АК: Да, јеси. У ствари, једна од ствари која ме је привукла да радим са својим шпанским колегама није да је то данас чудно окружење. Иако је забавно занимати се за живот на рубу животне средине данас, већина живота - и много тога што данас можете научити о биологији - потиче од обичних организама који живе у обичним околностима. Ту је 99 одсто разноликости живота.
С друге стране, постоји велико питање које вам може поставити у Рио Тинто. Данас можемо видети процесе који су формирали лежишта гвожђа у Рио Тинто; можемо видети хемијске процесе; можемо видети каква је биологија у околини. Али право питање на које човек жели да има на уму када размишља о Меридиани је: Шта, ако уопште има, потписи те биологије заправо се чувају у дијагенетско стабилним стијенама?
Једно је то. Ако сте имали довољно среће да имате приступ микроскопу - то би вероватно било резолуција већа од онога чему се можете надати из микроскопског снимача - могли бисте видети појединачне микробне филаменте који су лепо очувани. То је прва добра вест да дијагенетско стабилизовано гвожђе може задржати микроскопски отисак биологије.
Боља вест је да у овим стијенама постоје две карактеристике биологије које су сачуване у више текстурама нивоа очне јабучице.
Једна је да се понекад стварају мали мехурићи због истицања гасова из метаболизма. А неке од њих ће се заправо прекривати минералима гвожђа и могуће их је сачувати дијагенезом. А то је заиста тачно кроз већину седиментних стијена које налазимо у геолошком ступцу. Можете добити сачуване плинске просторе, а ти гасни простори су увек повезани са биолошком производњом гасова.
САМ: Колико непроменљиво?
АК: Према нашем искуству на Земљи, то је прилично 100 посто. Оно што бисте желели да питате је: Који процеси осим биологије могу да стварају гасове у седименту на планети? То је нешто на чему можете експериментирати. Не знам да се било коме смета да их ради на овој планети. Јер, искрено, биологија је толико прожета да је то ионако главна игра у граду. Али, могло би се радити и на експериментима.
Друга ствар, према којој се још снажније осећам, јесте да много пута, где постоје микробне популације, формирају ове прелепе групе нити које само стрше по површини. Скоро личе на гриву коња. Сада је сјајна ствар када се минерали одлажу у тим окружењима, они се заправо ничу на овим жицама нити, а ви добијате предивне седиментне текстуре које, опет, личе на гриву коња.
Можете их видети у Иелловстоне парку, у силицијским и карбонатним жицама. Ако одете на места попут Маммотх Спрингса, видећете да се то дешава данас. А ако уђете у залеђе, можете видети древне примере тога, прелепе потписе сачуване у стијени.
У Рио Тинтоу можете видети таложење гвожђа на овим нитима; а на терасама старим 2 милиона година можете видети ове влакнасте текстуре гвожђа. И ту, опет, не знам ниједан други процес осим биологије који би их могао формирати. Дакле, то је заиста нешто на шта не бисте пазили кад год гледате на оборјену стијену на Марсу.
САМ: А то сте могли видети са Панцам?
АК: Ако бисте узели Панцам у Рио Тинто или Иелловстоне Парк, они би искочили на вас. Апсолутно.
САМ: Ако се испостави да је подлога на месту слетања у Приштини састављена од седиментних наслага, да ли то значи да је, кад су се та седимента одложила, морало да постоји текућа вода?
АК: Врло могуће.
САМ: Дакле, ако су седиментни, а Панцам је видео неку врсту текстуре која на Земљи указује на биологију, да ли би то значило да је Прилика била близу проналаска доказа о животу на Марсу?
АК: То су велики ифс, али то би био велики дан.
Вратимо се на тренутак, јер долази до помало филозофије о томе како заправо тражите те ствари. Пре неколико година, НАСА је започела кампању финансирања у суштини да би покушала и предвидела било какав сугестивни биолошки потпис који би могао да се нађе у било којем истраживању друге планете како се не би видело да нам гребе по глави.
Али јасна чињеница је да не можете предвидјети било шта што бисте могли видети. Дакле, мислим да је реалнији сценариј то што истражујете, и ако током тог истраживања нађете сигнал који физика и хемија не рачунају лако или (б) подсећају на сигнале који су уско повезани са биологијом на Земљи, тада се узбуђујете.
Оно што ће се тада догодити, могу вам гарантовати, да ће 100 предузетних научника ући у лабораторију и видети како, ако уопште могу да симулирају оно што видите - а да притом не користе биологију. И мислим да је то исправна ствар. Што се тиче улога у којима су улози тако високи, мислим да неко жели бити пажљив и трезвен у вези с тим. А то свакако значи знати пуно више о генеративној способности физичких и хемијских процеса за имплантацију и хемијских и текстурних потписа у стени него што то данас знамо.
Одсутна астробиологија, нико не би губио време радећи ове ствари, јер на Земљи знамо да постоји биологија у већем делу историје планете. Биологија је свуда. Биологија је истакнута у сигналима које даје седиментним стијенама. Па ко ће провести пет година свог младог научника покушавајући да генерише сигнал абиолошким средствима која су уско повезана са биологијом? Међутим, пребаците се на Марс и постоји пуно више разлога за тако нешто.
САМ: Да је један од ролтера МЕР-а пронашао стијену за коју се чинило да садржи доказе о марсовској биологији, да ли би НАСА желела да се врати на то место и донесе је кући?
АК: Можеш се кладити. У зависности од онога што нађемо у Меридиани-у - да не прејудицирамо оно што нађемо - можда ће то бити или место с веома високим приоритетом да се НАСА врати са софистициранијом опремом и буде веома приоритетно место за повратак узорака; или ћемо то можда отписати
То је цео разлог за овакав инкрементални рад. У ствари ми се свиђа што целокупна архитектура НАСА-ина планира ићи корак по корак, сваки корак направити пажљиво, а у другом кораку надоградити на оно што сте научили у првом кораку. Има смисла.
САМ: Схваћам да овде тражим од вас да нагађате, али шта мислите, какве су шансе да је Марс некада био живи свет?
АК: Стварно не знам Али све што смо научили у последњих неколико година, сугерише ми да је на Марсу вода можда епизодна, а не истрајна. А то смањује вероватноћу за биологију.
Ако је вода присутна на Марсовској површини 100 година на сваких 10 милиона година, то за биологију није баш занимљиво. Ако је присутан 10 милиона година, то је веома занимљиво.
Сигурно није да ћемо установити да је Марс биолошка планета. Половина мог мозга и даље покушава да избацим проценат, а знам да је то тако бесмислена ствар - мислим да то једноставно нећу учинити.
Али могу вам рећи да је једна од најбољих шанси коју ћемо имати дужи низ година да решимо то питање управо овде у лежиштима Меридианија.
Изворни извор: Астробиологи Магазине
