Kép jóváírása: ESA
Astrobiology Magazine (AM): A Meridiani Planum első, a finoman rétegezett alapkőzetet mutató képek sorozata nagyon izgatott. Milyen benyomásaid vannak?
Andrew Knoll (AK): A keringési adatok alapján évek óta tudjuk, hogy réteges kőzetek vannak a Marson, de a Opportunity megadja nekünk az első esélyünket, hogy valóban közvetlenül a sziklákon dolgozzunk és dolgozzunk egy palástban. A geológusok számára ezt nem lehet túl hangsúlyozni.
Az a tény, hogy táblázatosak, arra utal, hogy vagy meglehetősen vékony vulkanikus lerakódások vagy üledékek vannak. És annak a kilátása, hogy in situ üledékes kőzetek vannak a Marson, ahol felmehetünk és kihallgathatunk, amennyire engem illet, a legjobb eset.
AM: Mi van, ha kiderül, hogy vulkanikus hamu lerakódások? Ez eredményez-e egy kevésbé érdekes forgatókönyvet?
AK: Egyáltalán nem. Azt hiszem, az egyik nagy kérdés az, hogy melyek azok a folyamatok, amelyek miatt a Marson rétegezett kőzetek alakulnak ki? Nincs ok azt hinni, hogy a Marson lévő minden rétegű szikla ugyanúgy alakult ki, mint ahogyan az Opportunity előtt ül. De még annak ismerete is, hogy a réteges kőzetek egyikének miként alakult ki, lépés a helyes irányba.
Hamarosan azt is megtudjuk, hogy a Meridiani körüli pályán detektált hematitjel ott tartózkodik-e ezekben a sziklákban. Ne feledje, hogy a Meridiani Planumban vagyunk, azért, mert erõs jel van a hematitnek nevezett vas-oxid egy bizonyos formájára. Nagyon nehéz gondolkodni a hematit előállításáról anélkül, hogy folyékony víz kölcsönhatásba lépne a sziklákkal. Tehát még ha vulkáni kőzet is, ez segít korlátozni a bolygó egyik legérdekesebb kémiai rendellenességére vonatkozó gondolkodásunkat.
AM: Van egy folyó Spanyolországban, a Rio Tinto, ahol egy ideje töltött kutatást. Azt javasolta, hogy a Rio Tintóban található ásványi anyagok bomlása és átalakulása az idő múlásával felvilágosíthatja a Meridiani hematitjának kialakulását. Meg tudja magyarázni a kapcsolatot?
AK: Hadd kezdjem az elején. Az a fajta gondolkodásmód, amelyet a vas értelmezéséhez vezetünk a Marson, a Föld felszínén tapasztalt oxidált vas tapasztalataival fogja szolgálni. A vaslerakódások számos módon kialakulhatnak a bolygónkon. Lehet, hogy egyikük sem lesz pontos analóg arra, ami a Marson történt. De mindegyik apró információkat adhat meg, amelyek segítenek nekünk a Marsra gondolkodni.
A Rio Tinto nagyon érdekes hely. Spanyolország délnyugati részén, körülbelül egy órával Sevillatól nyugatra, talán egy órával a portugál határtól keletre. A Rio Tinto valójában történelmi érdeklődésre számít Amerikában, mivel Columbus 1492-ben indult a Rio Tinto torkolatánál lévő kikötőből. De az a bányászati geológusok számára is érdekes, mert legalább a rómaiak ideje óta bánya volt.
Amit bányásznak, ott vasérc. Körülbelül 400 millió évvel ezelőtt hidrotermikus folyamatok képezték ezeket a vasérc-lerakódásokat. Leginkább a vas vas-szulfid vagy bolond arany formájában van. Nagyon gazdag érc. Ahogy az esővíz ezeken a lerakódásokon keresztül kiszivárog, oxidálja a piritot, és két dolog történik. Az egyik kénsavat képez. Tehát a folyó vízének pH-ja körülbelül 1; nagyon savas. És két, a vas oxidálódik. Tehát a víz körülbelül a rubin színének felel meg, mivel ez a vas körülkerül.
Érdekes az, hogy ha megnézzük a ma a Rio Tintóból képződő lerakódásokat, a legtöbb vas vasszulfát ásványok formájában jön ki, vagyis a vas, kén és oxigén keverékében; és egy kicsit kijön egy ásványi anyagnak, úgynevezett goetitnek, amely vas oxigénnel és egy kicsit hidrogénnel keveredik. A goetit alapvetően rozsda.
Nem ezt látod a Marson a Meridiani-nál. Ami a Rio Tinto-betétet illeti, az az érdekes, hogy ez a folyamat legalább 2 millió éve zajlik. És van egy sor terasz, amely megérti minket, mi történik ezekkel a lerakódásokkal az idő múlásával.
Azt találjuk, hogy alig néhány ezer év után az összes szulfát ásvány eltűnt, és az összes vas ebben az anyagban, azaz goethit néven található meg. De ahogyan bemegy az idősebb és az idősebb teraszokra, mire meglátogatja a 2 millió éves teraszokat, ebből a goetitből nagy részét felváltotta a hematit, a Mars ásványa. És ez egy meglehetősen durva szemű hematit, ezt is látjuk a Marson.
Tehát az első, amit a Rio Tinto-nál megtanulunk, az, hogy nem csak arra kell gondolkodni, hogy a folyamatok során durva szemcsés hematit kerül lerakódásra. Akkor alakulhat ki, amit a geológusok diagenezisnek hívnak. Vagyis olyan folyamatok útján alakulhat ki, amelyek időnként befolyásolják a sziklákat, és valójában ezt megteheti alacsony hőmérsékleten, anélkül, hogy mélyen eltemették volna és nagy nyomásnak lennének kitéve. Tehát ebben az értelemben a Rio Tinto megmutatja nekünk egy másik módot, amellyel a Meridiani hematitja eljuthatott volna oda. Bővíti a figyelembe vett lehetőségeket.
AM: Amikor a geológusok olyan dolgokat mondnak, mint az „alacsony hőmérséklet”, gyakran valami mást jelentenek, mint a mi többiünk.
AK: Amikor azt mondom, hogy „alacsony hőmérséklet”, azt a hőmérsékletet beszélem, amelyet Ön és napi tapasztalataink vannak, a szobahőmérsékletet. Azt gondolom, hogy a Rio Tinto talajvizeinek többsége 20-30 Celsius fok, esetleg 70-80 fok Farenheit között van.
AM: Megváltozik-e a kőzet textúrája az idő múlásával, amikor az ásvány átmegy a diagenezis folyamatán?
AK: Dehogynem. Érdekes, hogy bár a mikroszkopikus képalkotó képességeinek olyan textúrája, amely határozottan megváltozik, a diagenetikus történelem során megváltozik, a lerakódás olyan nagyságrendű jellemzői, amelyeket a Pancam-felülettel szorosan megnézve látszanak, továbbra is fennállnak. Tehát, annak ellenére, hogy a szikla ezen a változáson megy keresztül, megmarad az üledékes aláírások a kialakulásáról, ami izgalmas. Ez fontos.
AB: Azt mondod, hogy a Rio Tinto-ban 2 millió éves szelet látható, amely megmutatja a diagenetikai folyamatot az idő múlásával. De a kitörések, amelyeket az Opportunity látott a Meridiani-nál, 2 milliárd éves lehetnek. Fenntartják-e még ilyen hasznos információkat ezen idő után?
AK: Íme a jó hír a geológiáról: Különösen az üledékes kőzetek esetében a kőzet által végrehajtott változások nagy része a történelem nagyon korai szakaszában megy keresztül. Ha egy szikla metamorfizmuson nem megy keresztül, eltemetve és magas nyomásnak és hőmérsékletnek kitéve, kialakulásától számított néhány millió éven belül stabilizálódik olyan formában, hogy határozatlan ideig megmarad.
Napi munkámban Precambrian sziklákon dolgozom ezen a bolygón. És garantálhatom, hogy amikor egy milliárd éves régi üledékes kőre nézem, akkor a kőzet változásainak nagy része életének első 200 ezer évében történt. És akkor stabilizálódik, és csak vár geológusra.
AM: És nincs okunk azt hinni, hogy a fizika másképp viselkedik a Marson?
AK: Erre törekszünk nekünk. Korábban már mondtam ezt az asztrobiológia szempontjából: Amikor a bolygónkon kívüli életet keresünk, nem vagyunk biztosak abban, hogy a biológia valahol máshol ugyanaz lesz, mint itt. De nagyon jó bizonyossággal rendelkezik, hogy a fizika és a kémia ugyanaz lesz.
AM: A Meridiani érdekes részét képezi az, hogy szinte bármilyen más hely a Marson. Még ha kitalálni is tudja a Meridiani történelmét, milyen mértékben tudja általánosítani ezt a tudást a Mars egészére?
AK: Azt hiszem, ez minden bizonnyal korlátozni fogja a Marsról, mint egy egész bolygóról való gondolkodásmódunkat. Lehet, hogy a Mars általános kémiai és szikla-aláírása szempontjából Gusev jobb szabványos Mars felszíne lesz. Vagyis a Mars legnagyobb részét - sőt, szinte az egész Marsot - bazalttal borítják, majd finom porral borítják. És ezt látjuk Gusevnél.
Kiderül, hogy ha eltávolítja a hematit jelét a Meridiani felszíni anyagainak aláírásából, amelyeket keringünk a pályáról, akkor az is elsősorban bazalt. Tehát ez nem egy teljesen anomális része a bolygónak. Úgy tűnik, hogy a szív bolygójának reprezentatív része, ennek az egyedülálló hematitjelnek a rétege van.
A Meridiani vaslerakódás egyik jellemzője, hogy bár lokális az egész bolygóhoz képest, földrajzilag elterjedt, mivel négyzetkilométerei ezrei adják ezt az aláírást.
Sokan azt gondolják, hogy a hidrotermikus folyamatok és a talajvíz folyamatok csak kis helyi vasjeleket fognak adni, ám valójában a Rio Tinto lelőhely hematitban gazdag rétegei több ezer négyzetkilométert tesznek ki. Mivel ezek a felszín alatti vizek egy rétegben szétszóródtak széles területen.
Tehát a Rio Tinto vaslerakódások több dolgot csinálnak, amelyeket szem előtt kell tartanunk a Meridiani-nál. Egyesítik az ősi hidrotermális és a fiatalabb alacsony hőmérsékleti folyamatokat; vízre van szükségük; rétegek lehetnek; és széles körben elterjedtek.
Nem csak a folyamatok halmaza, amely bármilyen módon képes erre. Nem érzem különösebben a Rio Tinto javát, mint a Meridiani jobb analógját, mint bármi mást. Csak azt gondolom, hogy e kutatás megkezdésekor legalább annyi különféle, vasalással foglalkozó terméket és eljárást kell megőriznünk a memóriafájlunkban, amennyit csak tudunk.
A vas lerakódásának és a vas lerakódásának különböző beállításai, amelyeket ezen a bolygón látunk, olyan kémiai és texturális jeleket hordoznak, amelyeket az Opportunity észlelhet a Meridiani-on. Ezeket az összehasonlításokat felhasználhatjuk arra, hogy kitaláljuk, hogyan alakult ki a Meridiani hematit.
AM: A Rio Tinto, mint kutatóhely egyik érdekes aspektusa, hogy bár a folyó víz nagyon savas, a baktériumok élnek benne. Ha megnézi a régi ősi hematitlerakódásokat, lát-e fosszilis baktériumokat?
AK: Igen, igen. Valójában az egyik dolog, ami vonzza a spanyol kollégáimmal való együttműködést, nem az volt, hogy manapság furcsa környezet. Noha manapság nagyon szórakoztató az érdeklődés az élet iránt a környező peremén, a legtöbb élet - és ami a mai biológiából megismerhető - a rendes körülmények között élő organizmusokból származik. Itt áll az élet sokszínűségének 99 százaléka.
Másrészt van egy nagy kérdés, amelyet fel lehet tenni a Rio Tinto-n. Láthatjuk azokat a folyamatokat, amelyek ma alakították ki a Rio Tinto vaslerakódásokat; láthatjuk a kémiai folyamatokat; láthatjuk, mi a biológia a környezetben. De a valódi kérdés, amelyet a Meridiani-ra gondolva szem előtt kell tartani, a következő: Mi a biológia aláírása, ha van ilyen, a diagenetikailag stabil kőzetekben?
Az egyik az. Ha elég szerencséje van, hogy hozzáférjen egy mikroszkóphoz - ez valószínűleg olyan nagy felbontással bírjon, amelyre a mikroszkopikus képalkotótól remélhetik - láthatnánk az egyes mikrobiális szálakat, amelyeket szépen megőriztek. Tehát ez az első jó hír az, hogy a diagenetikailag stabilizált vas megőrizheti a biológia mikroszkopikus lenyomatát.
A jobb hír az, hogy a biológiának két olyan tulajdonsága van, amelyek megmaradnak a szemgömbszintes textúrákban ezekben a sziklákban.
Az egyik az, hogy néha kis buborékok képződnek az anyagcseréből származó gázkibocsátás miatt. És ezek közül néhány valójában vas-ásványokkal fekszik és a diagenezis révén megőrizhető. És ez nagyjából igaz a legtöbb üledékes kőzeten, amelyeket a geológiai oszlopban találunk. Megkaphat tartósított gáztereket, és ezek a gázterek mindig együtt vannak a biológiai gáztermeléssel.
AM: Mennyire mindig?
AK: A Földön tapasztalt tapasztalataink szerint ez nagyjából 100 százalék. A következő kérdést szeretnéd kérdezni: A biológián kívüli egyéb folyamatok okozhatnak gázokat egy bolygó üledékében? Ez egy olyan dolog, amelyen kísérleteket végezhetsz. Nem tudom, hogy valaki zavarja megtenni ezeket a bolygót. Mert őszintén szólva, a biológia annyira átható, hogy a városban ez a fő játék. De meg lehet tenni a kísérleteket.
A másik dolog, amiben még erőteljesebben érzem magam, hogy sokszor, ahol mikrobiális populációk vannak, ezek a szálak gyönyörű csoportjai alkotnak, amelyek csak a felszínen húzódnak ki. Szinte úgy néznek ki, mint egy ló sörénye. A nagy dolog az, hogy amikor az ásványok lerakódnak ezekben a környezetekben, akkor valójában ezek a szálszálak nukleálódnak, és gyönyörű üledékes textúrákat kapnak, amelyek ismét úgy néznek ki, mint egy ló sörénye.
Láthatjuk őket a Yellowstone Parkban, mind szilika, mind karbonát kicsapó vonalban. Ha olyan helyekre megy, mint a Mammoth Springs, láthatja, hogy ez történik ma. És ha a hátrányba túráz, láthat ősi példákat, a sziklaban megőrzött gyönyörű aláírásokat.
A Rio Tinto-ban vas lerakódhat ezen szálakon; és a 2 millió éves teraszon láthatjuk ezeket a fonalas vas textúrákat. És itt ismét nem ismerek egyetlen olyan eljárást sem, mint a biológia, amely ezeket képezheti. Tehát ez egy olyan tényező, amellyel elkerülhető a szeme, amikor csak a Marsra csapódott sziklára nézel.
AM: És ezeket láthatod Pancammal?
AK: Ha elvisz egy Pancam-ot a Rio Tinto-ba vagy a Yellowstone Parkba, akkor rád ugrannak. Teljesen.
AM: Ha kiderül, hogy az Opportunity leszállóhelyén az alapkőzet üledékes lerakódásokból áll, akkor ez azt jelenti, hogy amikor ezeket az üledékeket lerakják, folyékony víznek kellett lennie a környéken?
AK: Nagyon valószínű.
AM: Tehát ha üledékesek és Pancam látott valamiféle textúrát, amely a Földön a biológiára utal, akkor ez azt jelentené, hogy a Lehetőség közel állt ahhoz, hogy bizonyítékokat találjon a Marson élő életről?
AK: Ezek nagyok, de nagy nap lenne.
Biztonsági másolatot készítsünk egy pillanatra, mert egy kis filozófiahoz jut hozzá arról, hogy valójában hogyan keressük ezeket a dolgokat. Néhány évvel ezelőtt a NASA finanszírozási kampányt indított, hogy lényegében megkísérelje előre jelezni bármiféle szuggesztív biológiai aláírást, amely egy másik bolygó bármilyen felfedezésében megtalálható, úgy, hogy ne látjuk, hogy megkarcoljuk a fejünket.
De nyilvánvaló az, hogy nem számíthat előre semmire, amit láthat. Tehát azt gondolom, hogy reálisabb forgatókönyv az, hogy elvégzi a felfedezést, és ha a felfedezés során olyan jelet talál, amelyet (a) a fizika és a kémia nem könnyű figyelembe venni, vagy b) a jeleket emlékeztet amelyek szorosan kapcsolódnak a Föld biológiájához, akkor izgatott leszel.
Akkor akkor garantálhatom, hogy 100 vállalkozó tudós bemegy a laboratóriumba, és megnézheti, hogy képesek-e egyáltalán szimulálni, amit látnak - biológia nélkül. És azt hiszem, hogy helyes ezt tenni. Olyan dolgok esetében, ahol a tét olyan magas, azt hiszem, az embernek annyira óvatosnak és lelkesnek kell lennie ebben, amennyire csak lehet. És ez természetesen azt jelenti, hogy sokkal többet tudunk a fizikai és kémiai folyamatok generációs képességéről mind a kémiai, mind a texturális aláírások implantálására egy kőzetben, mint a mai napokról tudunk.
Az asztrobiológia hiányában senki sem pazarolja idejét ezekre a dolgokra, mert a Földön tudjuk, hogy a bolygó története nagy részében biológia létezik. A biológia mindenhol megtalálható. A biológia kiemelkedő azokban a jelekben, amelyeket az üledékes kőzetek adnak. Tehát ki fogja eltölteni ideje öt évét fiatal tudósként, és biológiailag szorosan kapcsolódó abiológiai eszközökkel próbál jeleket generálni? Ön azonban átvált a Marsra, és sokkal több oka van ennek.
AM: Ha a MER egyik roverje találna egy olyan kőzetet, amely látszólag bizonyítékot tartalmaz a marsi biológiára, szeretné-e a NASA visszatérni erre a helyre, és hazahozni?
AK: Fogadsz. Attól függően, hogy mit találunk a Meridiani-ban - és nem sérthetjük azt, amit találunk - ez akár a NASA nagyon kiemelt helyszínévé is teheti a kifinomultabb felszereléssel való visszatérést, és a minták visszatérésének nagyon kiemelt helyszíne lehet; vagy leírhatjuk.
Ez az oka ennek a fajta inkrementális munkanak. Igazán szeretem, hogy a NASA terve egész terve egy lépésre lépésről lépésre haladjon, óvatosan hajtsa végre minden lépést, és a második lépésben építsen arra, amit az első lépésben megtanult. Van értelme.
AM: Tudom, hogy itt kérdezem, hogy gondolkozzon, de Ön szerint mi az esélye annak, hogy a Mars egykor élő világ volt?
AK: Tényleg nem tudom. De mindaz, amit az utóbbi években megtanultunk, arra utal, hogy a víz valószínűleg epizódikus volt, nem pedig tartós a Marson. És ez csökkenti a biológia valószínűségét.
Ha víz jelen van a marsi felszínen 100 millió év alatt, 10 millió év alatt, ez a biológia szempontjából nem túl érdekes. Nagyon érdekes, ha 10 millió évig jelen van.
Természetesen nem egyértelmű, hogy azt találjuk, hogy a Mars biológiai bolygó volt. Az agyam fele folyamatosan próbál kihúzni egy százalékot, és tudom, hogy ez egy értelmetlen dolgom - azt hiszem, csak nem fogom megtenni.
De elmondhatom neked, hogy az egyik legjobb esély, amelyet évek óta megkapunk ennek a kérdésnek a megválaszolására, a Meridiani vaslelőhelyein található.
Eredeti forrás: Astrobiology Magazine
