Vaizdo kreditas: ESA
Astrobiologijos žurnalas (AM): Pirmoji „Meridiani Planum“ vaizdų partija, kurioje pavaizduoti smulkiai sluoksniuoti pamatai, mokslininkus sujaudino. Kokie tavo pirminiai įspūdžiai?
Andrew Knoll (AK): Jau keletą metų iš orbitos duomenų žinojome, kad Marse yra daugiasluoksnių uolienų, tačiau „Opportunity“ suteikia mums pirmąją galimybę iš tikrųjų nueiti ir dirbti tiesiai ant kai kurių šių uolienų atodangoje. Geologams jūs tiesiog negalite per daug pabrėžti to svarbos.
Tai, kad jie yra tarsi lentelės formos, rodo, kad jie yra arba gana ploni vulkaniniai telkiniai, arba nuosėdos. Ir galimybė, kad ant Marso esančių in situ nuosėdinių uolienų mes galime pakilti ir tardyti, manau, kad yra geriausias atvejis.
ESU: O kas, jei jie pasirodys kaip vulkaninių pelenų sankaupos? Ar tai padarys ne tokį įdomų scenarijų?
AK: Visai ne. Aš manau, kad vienas iš didelių klausimų yra: kokie vyraujantys procesai sąlygojo sluoksninių uolienų susidarymą Marse? Nėra jokios priežasties manyti, kad kiekviena Marso sluoksniuota uola susidarė taip pat, kaip ir priešais kurią sėdi „Opportunity“. Bet net žinoti, kaip susiformavo viena iš tų sluoksniuotų uolienų, bus žingsnis teisinga linkme.
Taip pat netrukus sužinosime, ar hematito signalas Meridiani mieste, aptiktas iš orbitos, yra tose uolienose. Atminkite, kad mes esame „Meridiani Planum“ dėl šio stipraus signalo tam tikrai geležies oksido formai, vadinamai hematitu. Labai sunku galvoti apie hematito susidarymą, jei skystas vanduo nesąveikauja su uolienomis. Taigi net jei tai vulkaninė uola, tai padės apriboti mūsų mąstymą apie vieną įdomiausių planetos cheminių anomalijų.
ESU: Ispanijoje yra upė „Rio Tinto“, kur jūs praleidote laiką tyrinėdami. Jūs pasiūlėte, kad tai, kaip bėgant laikui Rio Tinto geležies mineralai skaidosi ir virsta, galėtų paaiškinti, kaip susiformavo Meridiani hematitas. Ar galite paaiškinti ryšį?
AK: Leiskite man pradėti nuo pradžių. Apie tai, kokį mąstymą aiškiname geležies iš Marso aiškinimu, paaiškins mūsų patirtis su oksiduota geležimi Žemės paviršiuje. Yra daugybė būdų, kaip geležies nuosėdos susiformavo mūsų planetoje. Gali būti, kad nė vienas iš jų nebus tikslus analogas tam, kas nutiko Marse. Bet kiekvienas iš jų gali pateikti informacijos, kuri padėtų mums galvoti apie Marsą.
Dabar Rio Tinto yra labai įdomi vieta. Tai Ispanijos pietvakariuose, apie valandą į vakarus nuo Sevilijos, gal dar valandą į rytus nuo Portugalijos sienos. Rio Tinto iš tikrųjų istoriškai domina Ameriką, nes Kolumbas 1492 m. Išplaukė iš uosto, esančio Rio Tinto žiočių vietoje. Bet tai taip pat domina kasybos geologus, nes tai buvo kasykla bent jau nuo romėnų laikų.
Kas ten iškasama, yra geležies rūda. Maždaug prieš 400 milijonų metų hidroterminiai procesai suformavo šias geležies rūdos nuosėdas. Dažniausiai geležis yra geležies sulfido arba kvailio aukso pavidalu. Tai labai turtinga rūda. Kai lietaus vanduo prasiskverbia pro šias nuosėdas, jis oksiduoja piritą ir įvyksta du dalykai. Viena, ji sudaro sieros rūgštį. Taigi upės vandens pH yra apie 1; labai rūgštus. Ir, antra, geležis oksiduojasi. Vanduo yra maždaug rubinų spalvos, nes ši geležis yra nešiojama aplinkui.
Įdomu tai, kad jei pažvelgsite į nuosėdas, kurios šiandien susidaro iš Rio Tinto, didžioji dalis geležies išeina kaip geležies sulfato mineralai, tai yra geležies, sieros ir deguonies derinys; ir po truputį jis išeina kaip mineralas, vadinamas goetitu, kuris yra geležis, sumaišyta su deguonimi ir šiek tiek vandenilio. Goetitas iš esmės yra rūdis.
Tai nėra tai, ką matote „Meridiani on Mars“. Tačiau „Rio Tinto“ telkinyje įdomu tai, kad šis procesas vyksta mažiausiai 2 milijonus metų. Yra keletas terasų, kurios suteikia mums supratimą, kas laikui bėgant atsitinka su šiomis nuosėdomis.
Ką mes pastebime, kad praėjus vos keliems tūkstančiams metų, visi sulfatiniai mineralai išnyko, o visa geležis yra šioje medžiagoje, vadinamoje goetitu. Tačiau einant į senesnes ir senesnes terasas, kai jūs einate į 2 milijonų metų senumo terasas, didžioji to goetito dalis buvo pakeista hematitu, mineralu Marse. Tai yra gana šiurkščiavilnių hematitas, kurį taip pat matome Marse.
Taigi pirmas dalykas, kurio mes sužinojome „Rio Tinto“ metu, yra tai, kad nereikia galvoti tik apie procesus, kurie kaupia šiurkščiavilnių hematitą. Jis gali susiformuoti tuo, ką geologai vadina diageneze. Tai yra, jis gali susidaryti procesų metu, kurie paveikia uolienas per tam tikrą laiką, ir iš tikrųjų tai gali padaryti žemoje temperatūroje, giliai nelaidodami ir nepatirdami aukšto slėgio. Taigi šia prasme „Rio Tinto“ parodo mums dar vieną būdą, kuriuo Meridiani hematitas galėjo ten patekti. Tai išplečia mūsų svarstomas galimybes.
ESU: Kai geologai sako tokius dalykus kaip „žema temperatūra“, jie dažnai reiškia ką nors kitokio nei mes visi.
AK: Kai sakau „žema temperatūra“, aš kalbu apie temperatūrą, kurią jūs ir aš patiriame kasdien, kambario temperatūrą. Spėčiau, kad dauguma „Rio Tinto“ požeminių vandenų yra 20–30 laipsnių Celsijaus, gal 70–80 laipsnių pagal Frenheitą.
ESU: Ar laikui bėgant uolienų tekstūra keičiasi, kai mineralas pereina į diagenezės procesą?
AK: Taip, taip yra. Nors įdomu tai, kad nors mikroskopinio vaizduoklio tekstūra neabejotinai keičiasi per diagenetinę istoriją, didesnio masto nusėdimo ypatybės, kurias pamatytumėte atidžiai apžiūrėdami „Pancam“ atodangą, išlieka išliekančios. Taigi, nors uola išgyvena šiuos pokyčius, ji išlaiko nuosėdinius jos formavimo parašus, o tai yra įdomu. Tai svarbu.
AB: Jūs sakote, kad „Rio Tinto“ galite pamatyti 2 milijonų metų pjūvį, kuris rodo diagenetinį procesą laikui bėgant. Tačiau atodangos, kurias „Opportunity“ matė „Meridiani“, gali būti 2 milijardų metų. Ar jie per tą laiką vis tiek išsaugotų naudingos informacijos?
AK: Čia yra gerosios žinios apie geologiją: Visų pirma dėl nuosėdinių uolienų dauguma ankstyvųjų istorijoje pokyčių, kuriuos ji patiria, atliekama. Jei uola nepatirs metamorfizmo, ji bus palaidota ir patiriama aukšto slėgio bei temperatūros, per kelerius milijonus metų nuo jos formavimo ji stabilizuojasi iki tokios formos, kad išsilaikys neribotą laiką.
Savo dienos darbą aš dirbu prie Prekambrijos uolų šioje planetoje. Ir aš galiu jums garantuoti, kad žvelgdamas į nuosėdinę uolieną, kuriai buvo senas milijardas metų, dauguma pokyčių, kuriuos tą uolą išgyveno, įvyko per pirmuosius 200 tūkstančių jos gyvenimo metų. Ir tada jis stabilizuojasi, ir tiesiog laukia geologo.
ESU: Ir mes neturime pagrindo manyti, kad fizika Marse elgiasi skirtingai?
AK: Tai mes ir siekėme. Aš jau esu tai sakęs kalbėdamas apie astrobiologiją: Kai jūs ieškote gyvenimo už mūsų planetos ribų, jūs nesate tikri, kad kažkur kitur biologija bus tokia pati, kokia ji yra čia. Bet jūs pakankamai įsitikinote, kad fizika ir chemija bus vienodi.
ESU: Dalis to, kas daro „Meridiani“ įdomiu, yra tai, kad ji nepanaši į bet kurią kitą vietą Marse. Net jei jūs sugebėtumėte išsiaiškinti Meridiani istoriją, kokiu mastu galėsite apibendrinti šias žinias visai Marsui?
AK: Manau, tai tikrai suvaržys mąstymą apie Marsą kaip apie visą planetą. Gali būti, kad kalbant apie bendrą Marso cheminį ir uolienų parašą, Gusevas pasirodys geresnio standartinio Marso paviršiaus. Tai yra, didžioji dalis Marso - iš tikrųjų beveik visas Marsas - yra padengtas bazaltu, o po to padengtas smulkiomis dulkėmis. Štai ką mes matome Guseve.
Dabar paaiškėja, kad jei pašalinsite hematito signalą nuo Meridiani paviršiaus medžiagų, kurias mes patekome iš orbitos, signatų, tai taip pat daugiausia yra bazaltas. Taigi tai nėra visiškai anomali planetos dalis. Atrodo, kad ji yra reprezentatyvi širdies dalis, turinti šį unikalų hematito signalą.
Vienas iš „Meridiani“ geležies telkinio bruožų yra tas, kad jis yra lokalus visos planetos atžvilgiu, tačiau yra geografiškai paplitęs tuo, kad jūs turite tūkstančius kvadratinių kilometrų, kurie suteikia šį parašą.
Daugelis žmonių mano, kad hidroterminiai ir požeminio vandens procesai duos tik mažus vietinius geležies signalus, tačiau iš tikrųjų Rio Tinto telkinyje esantys hematitais turtingi sluoksniai siekia kelis tūkstančius kvadratinių kilometrų. Kadangi šie požeminiai vandenys pasklido sluoksniu plačiame plote.
Taigi „Rio Tinto“ geležies telkiniai daro keletą dalykų, kuriuos turėtume atsiminti Meridiani mieste. Jie sujungia senovinius hidroterminius ir jaunesnius žemos temperatūros procesus; jiems reikia vandens; jie gali būti sluoksniuoti; ir jie gali būti plačiai paplitę.
Jie nėra vienintelis procesų rinkinys, kuris bet kokiu būdu galėtų tai padaryti. Aš nesu ypač nusistatęs už „Rio Tinto“, kaip geresnio „Meridiani“, kaip niekieno kito, analogą. Aš tiesiog manau, kad gilindamiesi į šį tyrinėjimą turime bent kiek saugoti kuo daugiau skirtingų produktų ir procesų, susijusių su geležimi.
Visi skirtingi geležies nusėdimo parametrai ir geležies nusėdimo procesai, kuriuos matome šioje planetoje, neša cheminius ir tekstūrinius signalus, kuriuos galimybė galėjo aptikti Meridiani. Tuos palyginimus galime panaudoti norėdami išsiaiškinti, kaip susiformavo Meridiani hematitas.
ESU: Vienas iš intriguojančių „Rio Tinto“, kaip tyrimų vietos, aspektų yra tas, kad nors upės vanduo yra labai rūgštus, joje gyvena bakterijos. Pažvelgę į senovinius hematitų telkinius tame regione, ar matote iškastines bakterijas?
AK: Taip, jūs darote. Tiesą sakant, vienas iš dalykų, kurie mane patraukė dirbti su kolegomis iš Ispanijos, nebuvo tai, kad šiandien tai yra keista rutulio aplinka. Nors šiandien yra įdomu domėtis gyvenimu aplinkos pakraščiuose, dauguma gyvenimo - ir daug to, ko šiandien galite sužinoti apie biologiją - yra kilę iš įprastų organizmų, gyvenančių įprastomis sąlygomis. Štai kur yra 99 procentai gyvenimo įvairovės.
Kita vertus, yra didelis klausimas, kurį galima užduoti „Rio Tinto“. Matome procesus, kurie formavo šiandien vykstančius „Rio Tinto“ geležies telkinius; matome cheminius procesus; matome, kokia biologija yra aplinkoje. Tačiau tikrasis klausimas, į kurį reikia atsiminti galvojant apie Meridiani, yra toks: Kokie, jei yra, tos biologijos parašai išsaugomi diagenetiniu požiūriu stabiliose uolienose?
Viena yra ta. Jei jums pasisekė, kad turite prieigą prie mikroskopo - greičiausiai tai bus didesnė skiriamoji geba, nei galite tikėtis iš mikroskopinio vaizduoklio - galėtumėte pamatyti atskirus gražiai išsaugotus mikrobų siūlus. Taigi, pirmoji gera žinia yra tai, kad diagenetiškai stabilizuota geležis gali išlaikyti mikroskopinį biologijos atspaudą.
Geresnė žinia ta, kad yra dvi biologijos ypatybės, kurios išsaugamos akmenų obuolio lygio tekstūrose.
Viena yra tai, kad kartais susidaro mažai burbuliukų, nes dėl medžiagų apykaitos susidaro dujos. Kai kurie iš jų bus padengti geležies mineralais ir gali būti išsaugoti per diagenezę. Ir tai beveik tiesa per daugumą nuosėdinių uolienų, kurias randame geologiniame stulpelyje. Galite gauti išsaugotus dujų tarpus, ir tie dujų tarpai visada yra susiję su biologine dujų gamyba.
ESU: Kaip visada?
AK: Mūsų patirtis Žemėje tai sudaro beveik 100 procentų. Norėtumėte paklausti: kokie procesai, išskyrus biologiją, gali sukelti dujas planetos nuosėdose? Tai yra kažkas, su kuo galite eksperimentuoti. Aš nežinau, kad kas nors nesivargina juos daryti šioje planetoje. Nes atvirai kalbant, biologija yra tokia paplitusi, kad bet kokiu atveju tai yra pagrindinis žaidimas mieste. Bet eksperimentus buvo galima padaryti.
Kitas dalykas, dėl kurio aš jaučiuosi dar stipriau, yra tas, kad daug kartų ten, kur yra mikrobų populiacijos, jie sudaro šias gražias gijų grupes, kurios tiesiog išsišakoja per paviršių. Jie beveik atrodo kaip arklys. Dabar puikus dalykas yra tai, kad kai mineralai nusėda šioje aplinkoje, jie iš tikrųjų nukrypsta į šias gijų stygas, ir jūs gaunate gražias nuosėdines tekstūras, kurios vėlgi atrodo kaip arklio rankos.
Juos galite pamatyti Jeloustouno parke tiek silikatinėmis, tiek karbonatą nusodinančiomis stygomis. Jei lankysitės tokiose vietose kaip Mammoth Springs, galite pamatyti, kad tai vyksta šiandien. O jei žygiuojate į užmiesčio kraštą, galite pamatyti senovinius to pavyzdžius, nuostabius parašus, išsaugotus uoloje.
Rio Tinto mieste galite pamatyti geležies nuosėdas ant šių gijų; ir 2 milijonų metų senumo terasose galite pamatyti šias gijų geležines faktūras. Ir vėl aš žinau, kad nėra kito proceso, išskyrus biologiją, kuris galėtų juos suformuoti. Taigi tai tikrai yra kažkas, dėl ko nereikia žiūrėti, kai žiūrite į nusodintą uolą Marse.
ESU: Ar galėjai pamatyti tai su „Pancam“?
AK: Jei nuvežtumėte „Pancam“ į Rio Tinto ar Jeloustouno parką, jie iššoktų pas jus. Absoliučiai.
ESU: Jei paaiškėja, kad „Opportunity“ nusileidimo aikštelės pamatinę uolieną sudaro nuosėdinės nuosėdos, ar tai reiškia, kad kai tos nuosėdos buvo klojamos, aplink turėjo būti skysto vandens?
AK: Labai tikėtina.
ESU: Taigi, jei jie būtų nuosėdiniai ir Pancam pamatytų kažkokią faktūrą, kuri Žemėje rodo biologiją, ar tai reikštų, kad galimybė buvo priartėta ieškant gyvybės Marse įrodymų?
AK: Tai yra dideli atvejai, bet tai būtų puiki diena.
Padarykime atsarginę sekundę, nes tai šiek tiek filosofuoja apie tai, kaip jūs iš tikrųjų ieškote šių dalykų. Prieš porą metų NASA pradėjo finansavimo kampaniją, norėdama iš esmės išbandyti ir numatyti bet kokį biologinį parašą, kurį galima rasti atliekant bet kokius kitos planetos tyrinėjimus, kad nebūtume matomi, kaip kraipome galvas.
Tačiau akivaizdu, kad nieko negalite numatyti. Taigi, mano manymu, realistiškesnis scenarijus yra tas, kad jūs darote tyrinėjimą ir jei to tyrinėjimo metu radote signalą, kurį (a) fizika ir chemija nesunkiai įvertina arba (b) primena signalą. kurie yra glaudžiai susiję su biologija Žemėje, tada jūs susijaudinsite.
Tada galiu jums užtikrinti, kad 100 iniciatyvių mokslininkų eis į laboratoriją ir pažiūrės, kaip jie gali imituoti tai, ką matote, nenaudodami biologijos. Ir aš manau, kad tai reikia padaryti. Aš manau, kad dėl dalykų, kurių statymai yra tokie dideli, reikia būti atsargiems ir blaiviems. Be abejo, tai reiškia žinoti daug daugiau apie fizinių ir cheminių procesų generatyvinį sugebėjimą implantuoti uolose tiek cheminius, tiek tekstūrinius parašus, nei mes žinome apie šiandien.
Jei nėra astrobiologijos, niekas nešvaistys laiko šiems dalykams, nes Žemėje mes žinome, kad didžioji planetos istorijos dalis buvo biologija. Biologija yra visur. Biologija yra ypač svarbi signaluose, kuriuos skleidžia nuosėdinės uolienos. Taigi kas ketina praleisti penkerius savo laiko metus kaip jaunas mokslininkas, bandydamas generuoti signalą abiologinėmis priemonėmis, glaudžiai susijusiomis su biologija? Tačiau jūs persijungiate į Marsą ir yra daug daugiau priežasčių daryti tokį dalyką.
ESU: Jei vienas iš MER roverių rastų uolieną, kurioje, atrodo, yra Marso biologijos įrodymų, ar NASA norėtų grįžti į tą vietą ir parvežti ją namo?
AK: Jūs lažintis. Atsižvelgiant į tai, ką randame „Meridiani“ - nepažeisdami to, ką randame - tai gali paversti arba NASA labai prioritetinę vietą su sudėtingesne įranga sugrįžti ir būti labai prioritetine pavyzdžių grąžinimo vieta; arba galime jį nurašyti.
Visa tai yra tokio papildomo darbo priežastis. Man iš tikrųjų patinka, kad visa NASA architektūra nueina vieną žingsnį vienu metu, kiekvieną žingsnį darykite atsargiai ir antrame žingsnyje remkitės tuo, ką sužinojote per pirmąjį veiksmą. Tai logiška.
ESU: Aš suprantu, kad prašau tavęs spėlioti, bet kaip, tavo manymu, yra šansų, kad Marsas kadaise buvo gyvas pasaulis?
AK: Aš tikrai nežinau. Bet viskas, ko mes išmokome per pastaruosius kelerius metus, man rodo, kad vanduo Marse galėjo būti epizodinis, o ne patvarus. Ir tai sumažina biologijos tikimybę.
Jei vanduo Marso paviršiuje yra 100 metų kas 10 milijonų metų, tai nėra labai įdomu biologijai. Jei ji yra 10 milijonų metų, tai yra labai įdomu.
Tai tikrai nėra supratimas, kad sužinosime, kad Marsas buvo biologinė planeta. Pusė mano smegenų stengiasi išmesti procentą ir aš žinau, kad tai yra beprasmis dalykas - manau, kad tiesiog to nedarysiu.
Bet aš galiu jums pasakyti, kad viena geriausių šansų, kurį mes pasinaudosime kelerius metus, kad išspręstume šį klausimą, yra būtent Meridiani geležies telkiniai.
Originalus šaltinis: žurnalas „Astrobiology“
