Kreditna slika: ESA
Astrobiology Magazine (AM): Znanstveniki so bili zelo navdušeni nad prvo serijo slik iz Meridiani Planum, ki prikazuje fino plastno podlago. Kakšni so vaši začetni vtisi?
Andrew Knoll (AK): Po orbitalnih podatkih že nekaj let vemo, da so na Marsu plastne kamnine, vendar priložnost daje našo prvo priložnost, da dejansko odidemo in delamo neposredno na nekaterih od teh kamnin. Za geologe preprosto ne morete pretirano poudarjati pomena tega.
Dejstvo, da so nekakšne tabele, kaže, da gre za dokaj tanke vulkanske usedline ali usedline. Kar se mene tiče, je priča, da bomo na Marsu imeli sedimentne kamnine in situ, da bomo lahko šli gor in zasliševali.
AM: Kaj pa, če se izkažejo za nahajališča vulkanskega pepela? Bo to spodbudilo manj zanimiv scenarij?
AK: Sploh ne. Mislim, da je eno od velikih vprašanj: Kateri so prevladujoči procesi, ki so povzročili večplastne kamnine na Marsu? Ni razloga, da verjamemo, da se je vsaka večplastna skala na Marsu oblikovala na enak način kot tista, ki sedi pred priložnostjo. Toda vedeti, kako bo nastala ena od teh večplastnih kamnin korak v pravo smer.
Kmalu bomo tudi vedeli, ali v teh skalah prebiva signal hematita v Meridiani, ki je bil zaznan iz orbite. Ne pozabite, da smo v Meridiani Planum vzrok za močan signal za posebno obliko železovega oksida, imenovano hematit. Zelo težko je razmišljati o ustvarjanju hematita brez interakcij s tekočo vodo s kamninami. Tudi če gre za vulkansko skalo, nam bo pomagalo omejiti razmišljanje o eni najzanimivejših kemičnih anomalij na planetu.
AM: V Španiji je reka Rio Tinto, kjer ste preživeli nekaj časa, ko ste raziskovali. Predlagali ste, da bi način, kako se minerali železa v Rio Tinto sčasoma razgradili in preoblikovali, lahko osvetlil, kako se je oblikoval hematit v Meridiani. Lahko pojasnite povezavo?
AK: Naj začnem na začetku. O načinu razmišljanja, ki ga na Mars prilagamo razlagi železa, bomo spoznali z izkušnjami z oksidiranim železom na Zemljini površini. Na našem planetu so se oblikovala več železnih nahajališč. Mogoče nihče od njih ne bo natančen analog za dogajanje na Marsu. Toda vsak od njih bi lahko dal drobne informacije, ki nam bodo pomagale razmišljati o Marsu.
Zdaj je Rio Tinto zelo zanimiv kraj. Na jugozahodu Španije, približno eno uro zahodno od Seville, morda še eno uro vzhodno od portugalske meje. Rio Tinto pravzaprav zgodovinsko zanima ljudi v Ameriki, saj je Columbus leta 1492 priplul iz pristanišča ob ustju Rio Tinto. Toda rudarski geologi so zanimivi tudi zato, ker je bila rudnik vsaj od časa Rimljanov.
Železna ruda se rudi. Pred približno 400 milijoni let so hidrotermalni procesi tvorili ta nahajališča železove rude. Večinoma je železo v obliki železovega sulfida ali budalovega zlata. Zelo bogata je ruda. Ko se deževnica pretaka skozi ta nahajališča, oksidira pirit in zgodi se dve stvari. Prvič, tvori žveplovo kislino. Torej ima voda v reki pH približno 1; je zelo kisla In dve, železo oksidira. Torej je voda približno barve rubin, ker se to železo nosi naokoli.
Zanimivo je, da če pogledate nahajališča, ki se danes tvorijo iz Rio Tinto, večina železa nastane kot minerali železovega sulfata, to je kombinacija železa, žvepla in kisika; in malo ga izstopa kot mineral, imenovan goetit, ki je železo, pomešano s kisikom in malo vodika. Goethit je v bistvu rja.
To ni tisto, kar vidite na Meridianu na Marsu. Kar je zanimivo pri nahajališču Rio Tinto, pa je, da ta proces poteka že vsaj dva milijona let. In obstaja vrsta teras, ki dajejo občutek, kaj se s temi nahajališči dogaja sčasoma.
Ugotovimo, da so po samo nekaj tisoč letih vsi minerali sulfata izginili in vse železo je v tem materialu imenovanem goetit. Ko pa se spuščate v starejše in starejše terase, boste do trenutka, ko pridete na terase, stare 2 milijona let, velik del tega goetita nadomestili hematit, mineral na Marsu. In to je precej grobozrnat hematit, kar vidimo tudi na Marsu.
Prva stvar, ki se je naučimo v podjetju Rio Tinto, je, da ni treba razmišljati samo o procesih, ki odlagajo grobozrnat hematit pred začetkom prodaje. Nastane lahko med tistim, kar geologi imenujejo diageneza. To pomeni, da se lahko tvori s postopki, ki vplivajo na skale skozi čas, in to lahko dejansko stori pri nizkih temperaturah in brez globokega zakopavanja in izpostavljenosti visokemu tlaku. V tem smislu nam Rio Tinto kaže še en način, kako bi lahko hematit v Meridiani prišel tja. Razširja možnosti, ki jih obravnavamo.
AM: Ko geologi rečejo stvari, kot je "nizka temperatura", pogosto pomenijo nekaj drugega kot mi.
AK: Ko rečem "nizka temperatura", govorim o temperaturah, ki jih ti in jaz doživljamo vsakodnevno, sobno temperaturo. Predvidevam, da je večina podzemnih vod Rio Tinto med 20 in 30 stopinj Celzija, morda od 70 do 80 stopinj Farenheita.
AM: Ali se tekstura kamnine sčasoma spreminja, ko mineral mine skozi proces diageneze?
AK: Da, res je. Čeprav je zanimivo, da se tekstura na ravni tistega, kar lahko vidi mikroskopski posnetek, zagotovo spreminja skozi diagenetsko zgodovino, pa se zdi, da so značilnosti večjega nalaganja, ki jih vidite, če natančno pogledate izliv s Pancam, obstojne. Kljub temu, da skala prehaja skozi te spremembe, ohrani sedimentne podpise svoje tvorbe, kar je navdušujoče. To je pomembno.
AB: Pravite, da lahko v Rio Tinto vidite dvomilijonski rez, ki vam prikaže diagenetski proces skozi čas. Toda izseki, ki jih je priložnost videla pri Meridianiju, bi lahko bili stari dve milijardi let. Ali bi še dolgo ohranili kakšne koristne informacije?
AK: Tu je dobra novica o geologiji: zlasti za sedimentne kamnine je večina sprememb, ki jih je kamnina doživela, zelo zgodaj v svoji zgodovini. Če se skala ne podvrže metamorfizmu, se zakopa in podvrže visokim pritiskom in temperaturam, se v največ nekaj milijonih letih od nastanka stabilizira v obliko, ki jo bo obdržala v nedogled.
V svojem dnevnem delu delam na predkambrijskih skalah na tem planetu. In lahko vam garantiram, da se je večina od sprememb, ki jih je ta skala doživela, v pogledu na sedimentno skalo, staro milijardo let, zgodila v prvih 200 tisoč letih njenega življenja. In potem se stabilizira in samo počaka na geologa.
AM: In nimamo razloga, da bi verjeli, da se fizika na Marsu obnaša drugače?
AK: To je tisto, kar nam gre. To sem že rekel v zvezi z astrobiologijo: Ko iščete življenje zunaj našega planeta, nimate zagotovila, da bo nekje drugje biologija takšna, kot je tukaj. Imate pa precej dobro zagotovilo, da bosta fizika in kemija enaki.
AM: Del Meridianija je zanimiv tudi v tem, da ni tako rekoč na katerem koli drugem mestu na Marsu. Tudi če boste znali ugotoviti zgodovino Meridianija, v kolikšni meri boste lahko to znanje posplošili na Mars kot celoto?
AK: Mislim, da bo to zagotovo omejevalo način razmišljanja o Marsu kot celotnem planetu. Mogoče je, da se bo Gusev glede na celoten kemični in rock podpis Marsa izkazal za boljšo površino Marsa, ki je bila standardno izdana. To pomeni, da je večina Marsa - pravzaprav skoraj ves Mars - na površini površin z bazaltom, nato pa prekrit s finim prahom. In to vidimo pri Gusevu.
Zdaj se izkaže, da če odstranjujete signal hematita iz podpisov površinskih materialov v Meridiani, ki smo jih dobili iz orbite, je to tudi bazalt. Torej ni povsem anomalen del planeta. Zdi se, da je reprezentativni del planeta v srcu, s tem edinstvenim hematitskim signalom je položen nanj.
Ena od značilnosti nahajališča železa Meridiani je ta, da je lokalno glede na celoten planet, vendar je geografsko razširjen, saj imate na tisoče kvadratnih kilometrov ta podpis.
Številni ljudje mislijo, da bodo hidrotermalni procesi in procesi podzemne vode dajali le majhne lokalne železne signale, dejansko pa hematitske plasti v nahajališču Rio Tinto gredo na nekaj tisoč kvadratnih kilometrov. Ker se te podzemne vode razprostirajo v plasteh na širokem območju.
Naložbe železa v Rio Tinto naredijo nekaj stvari, na katere bi morali biti pozorni pri Meridiani. Združujejo starodavne hidrotermalne in mlajše nizkotemperaturne procese; potrebujejo vodo; lahko so oblikovanje slojev; in so lahko zelo razširjene.
Niso edini nabor procesov, ki bi jim to lahko pomagali. Nisem posebej predsodk v prid Rio Tinto kot boljši analog Meridiani kot karkoli drugega. Samo mislim, da moramo med tem raziskovanjem vsaj v svoji spominski datoteki ohraniti čim več različnih izdelkov in postopkov, ki se ukvarjajo z železom.
Vse različne nastavitve odlaganja železa in procesov odlaganja železa, ki jih vidimo na tem planetu, prenašajo kemične in teksturne signale, ki bi jih priložnost lahko zaznala na Meridiani. S pomočjo teh primerjav lahko ugotovimo, kako se je oblikoval Meridianijev hematit.
AM: Eden od zanimivih vidikov Rio Tinto kot raziskovalnega mesta je, da čeprav je voda v reki močno kisla, v njej živijo bakterije. Ko gledate starodavna nahajališča hematita v tej regiji, vidite fosilne bakterije?
AK: Da. V bistvu me ena od stvari, ki me je pritegnila k sodelovanju s španskimi kolegi, ni bila, da je danes čudno okolje. Čeprav je danes zanimivo zanimati življenje na obrobju okolja, večina življenja - in veliko tega, kar se danes lahko naučite o biologiji - izvira iz navadnih organizmov, ki živijo v običajnih okoliščinah. Tu je 99 odstotkov raznolikosti življenja.
Po drugi strani pa obstaja veliko vprašanje, ki si ga lahko zastavite v Rio Tinto. Danes lahko vidimo procese, ki so tvorili nahajališča železa v Rio Tinto; vidimo kemične procese; vidimo, kakšna je biologija v okolju. Toda resnično vprašanje, ki ga želimo imeti v mislih, ko razmišljamo o Meridiani, je: Kaj, če sploh, se podpisi te biologije dejansko ohranijo v diagenetsko stabilnih kamninah?
Eno je to. Če bi imeli dovolj sreče, da bi imeli dostop do mikroskopa - to bi verjetno bilo v ločljivosti, ki bi presegala tisto, kar bi lahko upali pri mikroskopskem slikarju -, bi lahko videli posamezne mikrobne filamente, ki so se lepo ohranili. To je prva dobra novica, da lahko diagenetsko stabilizirano železo ohrani mikroskopski odtis biologije.
Boljša novica je, da se v teh skalah ohranijo dve značilnosti biologije, ki sta ohranjeni v bolj teksturah na ravni očesnega jabolka.
Eno je, da se včasih zaradi izločanja plinov iz presnove pojavijo majhni mehurčki. Nekateri od njih se bodo dejansko premagali z železnimi minerali in jih lahko ohranili z diagenezo. In to je že res v večini sedimentnih kamnin, ki jih najdemo v geološkem stolpcu. Lahko dobite ohranjene plinske prostore, ki so vedno povezani z biološko proizvodnjo plinov.
AM: Kako vedno?
AK: Po naših izkušnjah na Zemlji je to skoraj 100 odstotkov. Želeli bi vprašati: Kateri drugi procesi razen biologije lahko povzročijo pline znotraj usedline na planetu? To je nekaj, na čemer lahko poskusite. Ne vem, da se na tem planetu nihče ne trudi. Ker je, odkrito povedano, biologija tako razširjena, da je to vsekakor glavna igra v mestu. Lahko pa bi poskusili.
Druga stvar, ki jo čutim še močneje, je ta, da velikokrat, kjer so mikrobne populacije, tvorijo te čudovite skupine nitk, ki samo strgajo po površini. Skoraj so videti kot konjska griva. Odlična stvar je, da ko se minerali odlagajo v teh okoljih, se na teh strune nitk v resnici nihajo in dobite čudovite sedimentne teksture, ki so spet videti kot konjska griva.
Lahko jih vidite v parku Yellowstone, tako v silikatnih kot karbonatnih strunah. Če se odpravite v kraje, kot je Mammoth Spring, lahko to vidite danes. In če pohodite v zaledje, lahko vidite starodavne primere lepih podpisov, ohranjenih v skali.
V Rio Tinto lahko vidite odlaganje železa na teh nitkah; in na 2 milijona let starih terasah lahko vidite te nitaste železne teksture. In tam spet ne poznam nobenega drugega procesa kot biologije, ki bi jih lahko oblikoval. To je resnično nekaj, za kar ne pozabite, kadarkoli gledate oborjeno skalo na Marsu.
AM: In to ste lahko videli pri Pancam?
AK: Če bi se Pancam peljali v Rio Tinto ali Yellowstone Park, bi skočili na vas. Vsekakor.
AM: Če se izkaže, da je stena na pristanišču Priložnosti sestavljena iz sedimentnih nanosov, ali to pomeni, da je morala biti ob odlaganju teh usedlin naokoli tekoča voda?
AK: Zelo verjetno.
AM: Če bi bili sedimentni in bi Pancam videl neke vrste teksturo, ki na Zemlji kaže na biologijo, ali bi to pomenilo, da se je priložnost zelo približala iskanju dokazov o življenju na Marsu?
AK: To so velike, če bi bil velik dan.
Nazaj na trenutek, ker se malo naužijemo filozofije, kako dejansko iščete te stvari. Pred nekaj leti se je NASA lotila kampanje financiranja, da bi v bistvu poskusila in predvidela kakršen koli sugestivno biološki podpis, ki bi ga lahko našli pri kakršnem koli raziskovanju drugega planeta, da nas ne bi videli, da bi se praskali po glavi.
Toda jasno dejstvo je, da ne morete predvideti ničesar, kar bi lahko videli. Kar je po mojem mnenju bolj realističen scenarij, je to, da raziskujete, in če med tem raziskovanjem najdete signal, ki ga fizika in kemija ne računata enostavno ali (b) spominja na signale ki so tesno povezane z biologijo na Zemlji, potem se razburite.
Zagotovim vam lahko, da bo sto podjetnih znanstvenikov šlo v laboratorij in videli, kako lahko, če sploh, simulirajo to, kar vidite - brez uporabe biologije. In mislim, da je to prav. Glede stvari, pri katerih je vložek tako visok, mislim, da si človek želi biti tako previden in trezen, kot si lahko. In zagotovo to pomeni vedeti veliko več o generativni sposobnosti fizikalnih in kemičnih procesov za vsaditev kemičnih in teksturnih podpisov v skalo, kot jih poznamo danes.
Če ne obstaja astrobiologija, nihče ne bi izgubljal časa za to, ker na Zemlji vemo, da je bila večino zgodovine planeta prisotna biologija. Biologija je povsod. Biologija je pomembna v signalih, ki jih oddajajo sedimentne kamnine. Kdo bo torej pet let svojega časa preživel kot mlad znanstvenik, ki poskuša generirati signal z abiološkimi sredstvi, ki so tesno povezana z biologijo? Vendar preklopite na Mars in obstaja veliko več razlogov za to.
AM: Če bi eden od roverjev MER našel skalo, za katero se zdi, da vsebuje dokaze o marsovski biologiji, bi se NASA želela vrniti na to mesto in jo prinesti domov?
AK: Veš da. Glede na to, kaj najdemo v Meridiani - ne da bi to posegalo v to, kar najdemo - morda bo to, da se NASA vrne z bolj izpopolnjeno opremo ali zelo prednostno mesto za vrnitev vzorcev; ali pa ga bomo odpisali
To je celoten razlog za tovrstno postopno delo. Pravzaprav mi je všeč celotna arhitektura Nasinega načrta, da gre korak po korak, naredite vsak korak previdno in v drugem koraku nadgradite tisto, kar ste se naučili v prvem koraku. Je smiselno.
AM: Zavedam se, da tukaj prosim, da špekulirate, a kaj mislite, kakšna je verjetnost, da je bil Mars nekoč živ svet?
AK: Res ne vem Toda vse, kar smo se naučili v zadnjih nekaj letih, mi kaže, da je bila voda na Marsu morda epizodna in ne obstojna. In to zmanjšuje verjetnost za biologijo.
Če je voda na Marsovski površini 100 let vsakih 10 milijonov let, to za biologijo ni zelo zanimivo. Če je prisotna 10 milijonov let, je to zelo zanimivo.
Gotovo ni podatek, da bomo ugotovili, da je bil Mars biološki planet. Polovica možganov še vedno poskuša izbaciti odstotek in vem, da je to tako nesmiselna stvar - mislim, da tega ne bom storil.
Lahko pa vam povem, da je ena najboljših možnosti, ki jo bomo dobili več let, da bomo rešili to vprašanje, prav tu, v nahajališčih želez Meridiani.
Izvirni vir: Revija Astrobiologija
