Kujutise krediit: ESA
Astrobioloogia ajakiri (AM): Meridiani Planumi esimene pildipartii, millel on näha peene kihiga aluspõhi, on teadlaste jaoks põnevil. Millised on teie esialgsed muljed?
Andrew Knoll (AK): Oleme orbitaalandmete põhjal juba mitu aastat teadnud, et Marsil on kihilised kivimid, kuid Opportunity annab meile meie esimese võimaluse tegelikult minna ja töötada mõne sellise kalju otsas paljandil. Geoloogide jaoks ei saa te selle tähtsust lihtsalt üle tähtsustada.
Fakt, et need on mingisugused tabelid, viitab sellele, et need on kas üsna õhukesed vulkaanilised leiukohad või setted. Ja võimalus, et Marsil on in situ settekivimid, kus me saame üles minna ja ülekuulata, on minu jaoks kõige parem stsenaarium.
OLEN: Mis siis saab, kui need osutuvad vulkaaniliste tuhaladestusteks? Kas see teeb vähem huvitava stsenaariumi?
AK: Üldse mitte. Ma arvan, et üks suuri küsimusi on: millised on domineerivad protsessid, mis on tekitanud Marsil kihilisi kivimeid? Pole mingit põhjust arvata, et kõik Marsil olevad kihilised kivid moodustasid samamoodi nagu need, mille ees Opportunity istub. Kuid isegi selle teadmiseks, kuidas üks neist kihilistest kivimitest moodustus, on samm õiges suunas.
Peagi saame ka teada, kas Meridiani orbiidilt tuvastatud hematiidisignaal on nendes kivimites. Pidage meeles põhjust, miks me Meridiani Planumis viibime, selle tugeva signaali tõttu raudoksiidi konkreetsele vormile, mida nimetatakse hematiidiks. On väga raske mõelda hematiidi valmistamisele ilma vedela veega vastastikuse toimeta kivimitega. Isegi kui see on vulkaaniline kivim, aitab see piirata meie mõtlemist planeedi ühele kõige huvitavamale keemilisele anomaaliale.
OLEN: Hispaanias on Rio Tinto jõgi, kus olete mõnda aega uuringuid teinud. Te olete soovitanud, et see, kuidas Rio Tinto rauamineraalid aja jooksul lagunesid ja ümber kujunesid, võiksid valgustada, kuidas Meridiani hematiit moodustus. Kas saate seost selgitada?
AK: Las ma alustan alguses. Seda, millist mõtteviisi me raua tõlgendamisel Marsil kasutame, annab teada meie kogemus oksüdeeritud rauaga Maa pinnal. Raualadestused on meie planeedil moodustunud mitmel viisil. Võib juhtuda, et keegi neist ei saa Marsil toimunu täpseks analoogiks. Kuid igaüks neist võib anda korraks teavet, mis aitab meil Marsil mõelda.
Nüüd on Rio Tinto väga huvitav koht. See asub Hispaania edelaosas, umbes tund Sevillast läänes, võib-olla veel tund Portugali piirist idas. Rio Tinto pakub tegelikult Ameerika inimestele ajaloolist huvi, kuna Columbus purjetas 1492. aastal Rio Tinto suudme sadamast. Kuid see pakub huvi ka kaevandusgeoloogidele, sest see on olnud kaevandus vähemalt roomlaste ajast alates.
Mida seal kaevandatakse, on rauamaak. Umbes 400 miljonit aastat tagasi moodustasid need rauamaagi maardlad hüdrotermilised protsessid. Enamasti on raud raudsulfiidi või lolli kulla kujul. See on väga rikas maagi. Kui vihmavesi nende sademete kaudu imbub, oksüdeerib see püriidi ja juhtub kaks asja. Esiteks moodustab väävelhape. Niisiis on jõe vee pH umbes 1; see on väga happeline. Ja kaks, raud oksüdeerub. Vesi on umbes rubiinide värvi, kuna seda rauda kantakse edasi.
Huvitav on see, et kui vaadata täna Rio Tintost moodustuvaid ladestusi, tuleb suurem osa rauast välja raudsulfaatmineraalidena, see tähendab raua, väävli ja hapniku kombinatsioonina; ja natuke sellest tuleb välja mineraalina nimega goetiit, mis on hapnikuga segatud raud ja natuke vesinikku. Goetiit on põhimõtteliselt rooste.
Seda ei näe Meridiani Marsil. Rio Tinto hoiuse juures on aga huvitav see, et see protsess on kestnud vähemalt 2 miljonit aastat. Ja seal on rida terrasse, mis annavad meile aimu, mis nende hoiustega aja jooksul toimub.
Me leiame, et vaid mõne tuhande aasta pärast on kõik sulfaatmineraalid kadunud ja kogu raud on selles materjalis, mida nimetatakse goetiidiks. Kuid vanematesse ja vanematesse terrassidele minnes on selleks ajaks, kui jõuate 2 miljoni aasta vanustele terrassidele, asendatud suur osa sellest goetiidist hematiidiga, Marsi mineraaliga. Ja see on üsna jämedateraline hematiit, mida näeme ka Marsil.
Nii et esimene asi, mida Rio Tinto juures õpime, on see, et ei pea mõtlema ainult nendele protsessidele, mis sadestavad jämedateralise hematiidi get-go käest. See võib moodustuda selle käigus, mida geoloogid nimetavad diageneesiks. See tähendab, et see võib moodustuda protsesside kaudu, mis mõjutavad kivimid läbi aja, ja tegelikult saab seda teha madalatel temperatuuridel, ilma et see oleks sügavalt maetud ja kõrge rõhu all. Nii näitab Rio Tinto selles mõttes meile veel üht viisi, kuidas Meridiani hematiit oleks võinud sinna pääseda. See laiendab võimalusi, mida me kaalume.
OLEN: Kui geoloogid ütlevad selliseid asju nagu "madal temperatuur", tähendavad nad sageli midagi muud kui meie ülejäänud.
AK: Kui ma ütlen “madal temperatuur”, räägin ma temperatuuridest, mida teie ja teie igapäevaselt kogeme, toatemperatuurist. Ma arvan, et suurem osa Rio Tinto põhjaveest on vahemikus 20–30 kraadi, võib-olla 70–80 kraadi Farenheiti järgi.
OLEN: Kas kivimi tekstuur muutub aja jooksul, kui mineraal läbib diageneesi protsessi?
AK: Jah, küll. Huvitav on see, et kuigi mikroskoopilise kujutise nähtava tekstuuri tekstuur muutub diageneetilise ajaloo kaudu kindlasti, näivad ladestumise suuremad mõõtmed, mida näeksite Pancami paljandit lähemalt uurides, püsivad. Ehkki kivim läbib neid muutusi, säilitab see settelisi allkirju selle moodustumise kohta, mis on põnev. See on oluline.
AB: Ütlete, et Rio Tinto juures näete 2 miljoni aasta pikkust viilu, mis näitab teile aja jooksul diageneetilist protsessi. Kuid paljandid, mida Opportunity Meridiani juures on näinud, võivad olla 2 miljardit aastat vanad. Kas nad säilitaksid pärast seda pikka aega veel kasulikku teavet?
AK: Siit leiate häid uudiseid geoloogia kohta: eriti settekivimite puhul toimuvad enamus muutusi, mis kivimil selle ajaloos läbi käivad, väga varakult. Kui kivim ei muutu muutumatuks, maetakse maha ja on allutatud kõrgele rõhule ja temperatuurile, stabiliseerub see kuni mõne miljoni aasta jooksul pärast kivimite kujunemist kujul, mida see säilitab määramata aja.
Ma töötan oma päevasel tööl Precambrian kividel sellel planeedil. Ja ma võin teile garanteerida, et kui vaatan miljard aastat vana settekivimit, siis enamik muutusi, mis selle kivimi läbi tegid, olid selle elu esimese 200 tuhande aasta jooksul. Ja siis see stabiliseerub ja ootab vaid geoloogi.
OLEN: Ja meil pole põhjust arvata, et füüsika käitub Marsil erinevalt?
AK: See on see, mis meile korda läheb. Ma olen seda juba varem öelnud astrobioloogia osas: Kui otsite elu väljaspool meie planeeti, pole teil kindlust, et bioloogia kuskil mujal saab olema sama, mis siin. Kuid teil on üsna hea kinnitus, et füüsika ja keemia on samad.
OLEN: Meridiani teeb huvitavaks see, et see erineb peaaegu kõigist teistest kohtadest Marsi peal. Isegi kui suudate Meridiani ajaloost aru saada, mil määral suudate seda teadmist Marsile tervikuna üldistada?
AK: Ma arvan, et see piirab kindlasti seda, kuidas me mõtleme Marsile kui tervele planeedile. Võib juhtuda, et Marsi üldise keemilise ja kivimitunnuse osas osutub Gusev paremaks standardvarustuses Marsi pinnaks. See tähendab, et suurem osa Marsi - tegelikult peaaegu kogu Marsi - pinnast kaetakse basaltiga ja kaetakse seejärel peene tolmuga. Ja seda me näeme Gusevis.
Nüüd selgub, et kui eemaldate hepatiidi signaali Meridiani pinnal olevate materjalide signatuuridelt, mille oleme saanud orbiidilt, on see ka peamiselt basalt. Nii et see pole täiesti anomaalne planeedi osa. See näib olevat südames oleva planeedi representatiivne osa, selle ainulaadse hematiidisignaali abil on see kihiline.
Üks Meridiani rauamaardla omadusi on see, et kuigi see on kogu planeedi suhtes lokaalne, on see geograafiliselt laialt levinud, kuna teil on tuhandeid ruutkilomeetreid, mis annavad sellele allkirja.
Paljud inimesed arvavad, et hüdrotermilised protsessid ja põhjaveeprotsessid annavad vaid väikseid kohalikke raudsignaale, kuid tegelikult lähevad Rio Tinto maardlas olevad hematiidirikkad kihid mitu tuhat ruutkilomeetrit. Kuna need põhjaveed jaotuvad kihina laial alal.
Nii teevad Rio Tinto rauamaardlad mitmeid asju, mida peaksime Meridiani juures silmas pidama. Need ühendavad iidseid hüdrotermilisi ja nooremaid madala temperatuuriga protsesse; nad vajavad vett; need võivad olla kihti moodustavad; ja need võivad olla laialt levinud.
Need pole ainus protsesside kogum, mis seda mingil moel suudaks. Ma ei ole eriti eelarvamuslik Rio Tinto kasuks kui Meridiani paremaks analoogiks kui miski muu. Ma lihtsalt arvan, et sellesse uurimisse astudes peame vähemalt hoidma oma mälutoimikus võimalikult palju erinevaid rauaga seotud tooteid ja protsesse.
Kõik raua sadestumise ja raua ladestumise protsesside erinevad sätted, mida me sellel planeedil näeme, kannavad keemilisi ja teksturaalseid signaale, mida Opportunity Meridiani teel tuvastada võib. Nende võrdluste abil saame aru saada, kuidas Meridiani hematiit moodustus.
OLEN: Rio Tinto kui uurimiskoha üks intrigeerivaid külgi on see, et kuigi jõe vesi on väga happeline, elavad selles bakterid. Kui vaatate selle piirkonna iidseid hematiidilademeid, kas näete fossiilseid baktereid?
AK: Jah, teete küll. Tegelikult polnud üks asi, mis mind oma Hispaania kolleegidega koostööd tegema meelitas, see, et see oleks tänapäeval veider pallikeskkond. Kuigi tänapäeval on elu keskkonnamõjude vastu huvitav, pärineb suurem osa elust - ja palju sellest, mida tänapäeval bioloogiat õppida saab - tavaolukorras elavatest tavalistest organismidest. Selles on 99 protsenti elu mitmekesisusest.
Teisest küljest on Rio Tintos võimalik esitada suur küsimus. Näeme protsesse, mis moodustasid täna Rio Tinto rauamaardlad; näeme keemilisi protsesse; näeme, mis on bioloogia keskkonnas. Kuid tegelik küsimus, mida Meridiani peale mõeldes tuleks silmas pidada, on järgmine: mis, kui üldse, säilivad selle bioloogia allkirjad diageneetiliselt stabiilsetes kivimites?
Üks on see. Kui teil oleks õnn mikroskoobi kasutamiseks - see oleks tõenäoliselt eraldusvõimega suurem, kui võite mikroskoopilise pildistajalt loota -, võiksite näha üksikuid mikroobi filamente, mis on kaunilt säilinud. See on esimene hea uudis, et diageneetiliselt stabiliseeritud raud võib säilitada bioloogia mikroskoopilise jäljendi.
Parem uudis on see, et bioloogial on kaks omadust, mis säilivad nendes kivimites silmamuna tasemel.
Üks on see, et mõnikord tekivad väikesed mullid ainevahetusest eralduva gaasi tõttu. Ja mõned neist kaetakse tegelikult raua mineraalidega ja neid saab säilitada diageneesi kaudu. Ja see on üsna tõsi enamiku settekivimite kaudu, mida leiame geoloogilisest veerust. Võite saada konserveeritud gaasiruume ja need gaasiruumid on alati seotud gaaside bioloogilise tootmisega.
OLEN: Kui alati?
AK: Meie kogemuste põhjal Maal on see peaaegu 100 protsenti. Küsiksite järgmist: Millised muud protsessid peale bioloogia võivad tekitada gaase planeedi setetes? See on asi, millega saate katsetada. Ma ei tea, et keegi on viitsinud neid siin planeedil teha. Sest ausalt öeldes on bioloogia nii laialt levinud, et see on nagunii peamine mäng linnas. Kuid eksperimente võiks teha.
Teine asi, mida ma tunnen veelgi tugevamalt, on see, et kui mikroobipopulatsioonid on mitu korda, moodustavad need kaunid hõõgniitide rühmad, mis lihtsalt nihkuvad üle kogu pinna. Need näevad peaaegu välja nagu hobuse mõrrad. Suurepärane on see, et kui mineraalid neisse keskkondadesse ladestuvad, moodustuvad need nendel hõõgniitidel ja tekivad ilusad settekujulised tekstuurid, mis jällegi näevad välja nagu hobuse karu.
Näete neid Yellowstone'i pargis nii ränidioksiidi kui ka karbonaati sadestavates keeltes. Kui lähete kohtadesse nagu Mammoth Springs, näete seda täna toimumas. Ja kui matkata sisemaale, näete selle kohta iidseid näiteid, kaljus säilinud kauneid allkirju.
Rio Tintos võite näha raua ladestumist nendele hõõgniitidele; ja 2 miljoni aasta vanustel terrassidel näete neid filamentaarseid raua tekstuure. Ja seal, ma jällegi, ei tea ma muud kui bioloogiat, mis neid moodustaks. Nii et see on tõepoolest midagi, mis peaks teie silma peal hoidma, kui vaatate Marsil sadestunud kalju.
OLEN: Ja kas sa nägid neid Pancamiga?
AK: Kui viiksite Pancami Rio Tinto või Yellowstone'i parki, hüppaksid nad teie juurest välja. Absoluutselt.
OLEN: Kui selgub, et Opportunity maandumiskoha aluspõhja kivim koosneb settejääkidest, kas see tähendab, et kui need setted maha lasti, pidi ümber olema vedel vesi?
AK: Väga tõenäoline.
OLEN: Niisiis, kui nad oleksid setted ja Pancam näeks mingisugust tekstuuri, mis Maal osutab bioloogiale, kas see tähendaks, et võimalus oleks jõudnud tõele Marsil elamise kohta tõendusmaterjali leidmiseks?
AK: Need on suured juhtumid, kuid see oleks suur päev.
Varundame sekundi tagasi, sest sellest saab natuke filosoofiat selle kohta, kuidas te neid asju tegelikult otsite. Paar aastat tagasi alustas NASA rahastamiskampaaniat, et sisuliselt proovida ennetada igasuguseid sugestiivseid bioloogilisi allkirju, mida võib leida mis tahes muu planeedi uurimisel, nii et me ei näeks, et me kriimustame oma pead.
Kuid selge on see, et te ei oska ette näha midagi, mida võite näha. Minu arust realistlikum stsenaarium on see, et teete oma uurimistöö ja kui selle uurimise käigus leiate signaali, mida (a) füüsika ja keemia ei arvesta hõlpsalt või (b) meenutab signaale mis on Maa bioloogiaga tihedalt seotud, siis erutute.
Siis võin teile kinnitada, et 100 ettevõtlikku teadlast lähevad laborisse ja näevad, kuidas nad üldse saavad teie nägemust simuleerida - ilma bioloogiat kasutamata. Ja ma arvan, et see on õige asi. Asjade osas, kus panused on nii kõrged, arvan, et võiks olla selles suhtes võimalikult ettevaatlik ja kaine. Ja kindlasti tähendab see seda, et me teame palju rohkem füüsikaliste ja keemiliste protsesside generatiivsest võimest siirdada kivisse nii keemilisi kui ka tekstuurilisi signatuure, kui me tänapäeval teame.
Astrobioloogia puudumisel ei raiskaks keegi nende asjadega oma aega, sest Maal teame, et suurema osa planeedi ajaloost on olemas bioloogia. Bioloogia on igal pool. Bioloogia on silmapaistev signaalides, mida see annab settekivimitele. Kes veedab viis aastat oma ajast noore teadlasena, püüdes signaali genereerida abioloogiliste vahenditega, mis on tihedalt seotud bioloogiaga? Lülitute siiski Marsile ja sellist asja on palju rohkem põhjuseid.
OLEN: Kui üks MER-i ränduritest leiaks kivimi, mis näis sisaldavat tõendeid marsi bioloogia kohta, kas NASA tahaks sellesse kohta tagasi pöörduda ja koju tuua?
AK: Looda sa. Sõltuvalt sellest, mida me Meridiani leiame - mitte kahjustada seda, mida leiame - võib see muuta NASA jaoks väga prioriteetseks saidiks keerukamate seadmetega naasmise ja olla proovide tagastamise jaoks esmatähtis koht; või võime selle maha kanda.
See on kogu seda sorti lisatöö täielik põhjus. Mulle meeldib tegelikult kogu NASA arhitektuuri plaan minna üks samm korraga, teha iga samm hoolikalt ja teises etapis tugineda esimeses etapis õpitule. See on loogiline.
OLEN: Ma mõistan, et palun teil siin spekuleerida, kuid mis on teie arvates tõenäoline, et Marss oli kunagi elus maailm?
AK: Ma tõesti ei tea. Kuid kõik, mida oleme viimastel aastatel õppinud, viitab mulle, et vesi võis Marsil olla pigem episoodiline kui püsiv. Ja see vähendab bioloogia tõenäosust.
Kui vett on Marsi pinnal 100 aastat iga 10 miljoni aasta tagant, pole see bioloogia jaoks eriti huvitav. Kui see on kohal 10 miljonit aastat, on see väga huvitav.
See ei ole kindlasti see, kui leiame, et Mars oli bioloogiline planeet. Pool mu ajust üritab protsenti protsenti välja visata ja ma tean, et see on nii mõttetu asi - ma arvan, et ma lihtsalt ei kavatse seda teha.
Kuid ma võin teile öelda, et üks paremaid võimalusi, mida me juba mitu aastat selle küsimuse lahendamiseks saame, on just siin, Meridiani rauamaardlas.
Algne allikas: ajakiri Astrobiology
