Kuvan luotto: ESA
Astrobiology Magazine (AM): Ensimmäinen Meridiani Planumin kuvasarja, joka näyttää hienoksi kerrostetun kallioperän, on tutkijoiden innoissaan. Mitkä ovat ensivaikutelmasi?
Andrew Knoll (AK): Me olemme jo useita vuosia kiertoradatiedoista tienneet, että Marsilla on kerrostettuja kiviä, mutta Opportunity antaa meille ensimmäisen mahdollisuuden mennä ja työskennellä suoraan joidenkin näiden kallioiden kohdalla paljaalla. Geologien kannalta et voi vain korostaa sen merkitystä liikaa.
Se, että ne ovat eräänlaisia taulukoita, viittaa siihen, että ne ovat joko melko ohuita vulkaanisia esiintymiä tai sedimenttejä. Ja se mahdollisuus, että Marsilla on in situ sedimenttikiviä, jotta voimme mennä ylös ja tutkia, on mielestäni paras tapaus.
OLEN: Entä jos ne osoittautuvat tulivuoren tuhkan talletuksiksi? Saako siitä vähemmän mielenkiintoisen skenaarion?
AK: Ei lainkaan. Mielestäni yksi isoista kysymyksistä on, mitkä ovat hallitsevat prosessit, jotka ovat aiheuttaneet kerroksellisia kiviä Marsissa? Ei ole syytä uskoa, että jokainen kerroksellinen kivi Marsilla muodostui samalla tavalla kuin se, jonka Opportunity istuu edessä. Mutta tietää jopa siitä, kuinka yksi niistä kerroksellisista kivistä muodostui, on askel oikeaan suuntaan.
Pian tiedämme myös, asuuko meridiani hematiittisignaali, joka havaittiin kiertoradalta, näissä kivissä. Muista syy siihen, että olemme Meridiani Planumissa, johtuen tästä voimakkaasta signaalista tietylle muodolle rautaoksidille, nimeltään hematiitti. On erittäin vaikea ajatella hematiitin tekemistä ilman, että nestemäinen vesi on vuorovaikutuksessa kivien kanssa. Joten vaikka se olisi tulivuoren kallio, se auttaa rajoittamaan ajatteluamme yhdestä planeetan mielenkiintoisimmista kemiallisista poikkeavuuksista.
OLEN: Espanjassa on joki Rio Tinto, jossa olet viettänyt jonkin aikaa tutkimusta tekemällä. Olet ehdottanut, että tapa, jolla Rio Tinton rauta mineraalit ovat hajonneet ja muuttuneet ajan myötä, saattavat valaista jonkin verran meridianin hematiitin muodostumista. Voitko selittää yhteyden?
AK: Anna minun aloittaa alusta. Millaista ajattelutapaa rautaa tulkitaan Marsilla, kertoo kokemuksemme hapettuneesta raudasta maan pinnalla. Rautakerrostumia on muodostunut planeetallemme monilla tavoilla. Voi olla, että kukaan heistä ei tule olemaan tarkka analogi Marsille tapahtuneelle. Mutta jokainen heistä saattaa antaa pienen määrän tietoa, joka auttaa meitä ajattelemaan Marsia.
Nyt Rio Tinto on erittäin mielenkiintoinen paikka. Se on Lounais-Espanjassa, noin tunti länteen Sevillasta, ehkä vielä tunnin itään Portugalin rajalta. Rio Tinto on tosiasiallisesti historiallisesti kiinnostavaa ihmisiä Amerikassa, koska Columbus purjehti vuonna 1492 Rio Tinton suulla sijaitsevasta satamasta. Mutta se kiinnostaa myös kaivosgeologia, koska se on ollut kaivos ainakin roomalaisten ajoista lähtien.
Se mitä louhitaan, on rautamalmi. Noin 400 miljoonaa vuotta sitten hydrotermiset prosessit muodostivat nämä rautamalmiesiintymät. Rauta on enimmäkseen rautasulfidin tai typerän kultaa. Se on erittäin rikas malmi. Kun sadevesi imeytyy näiden kerrostumien läpi, se hapettaa pyriitin ja tapahtuu kaksi asiaa. Yksi, se muodostaa rikkihappoa. Joten joen veden pH on noin 1; se on erittäin hapan. Ja kaksi, rauta hapettuu. Joten vesi on noin rubiinien väriä, koska tätä rautaa kuljetetaan ympäriinsä.
Mielenkiintoista on, että jos tarkastellaan talletuksia, jotka muodostuvat tänään Rio Tintosta, suurin osa raudasta tulee ulos rautasulfaattimineraaleina, eli raudan, rikin ja hapen yhdistelmänä; ja vähän siitä tulee ulos mineraalina nimeltään goetiitti, joka on rauta sekoitettu hapen ja hiukan vedyn kanssa. Goetiitti on pohjimmiltaan ruostetta.
Se ei ole mitä näet Meridiani Marsilla. Mutta mielenkiintoista Rio Tinton talletuksessa on, että tätä prosessia on tapahtunut vähintään kaksi miljoonaa vuotta. Ja on joukko terasseja, jotka antavat meille käsityksen siitä, mitä näille talletuksille tapahtuu ajan myötä.
Löydämme vain, että muutaman tuhannen vuoden kuluttua kaikki sulfaattimineraalit ovat kadonneet ja rauta on tässä materiaalissa nimeltään goetiitti. Mutta kun siirryt vanhemmille ja vanhemmille terasseille, mennessäsi siihen aikaan, kun pääset terassille, jotka ovat 2 miljoonaa vuotta vanhoja, suuri osa siitä goetiitista on korvattu hematiitilla, Marsin mineraalilla. Ja se on melko karkeajyväinen hematiitti, mitä näemme myös Marsilla.
Joten ensimmäinen asia, jonka opimme Rio Tintossa, on se, että ei tarvitse miettiä vain prosesseja, jotka kerrostavat karkean rakeisen hematiitin. Se voi muodostua geologien kutsumana diageneesiksi. Toisin sanoen se voi muodostua prosesseilla, jotka vaikuttavat kiviin ajan kuluessa, ja se voi tosiasiallisesti tehdä niin alhaisissa lämpötiloissa ilman syvää hautaamista ja altistamista korkealle paineelle. Joten siinä mielessä Rio Tinto näyttää meille toisen tavan, jolla Meridiani-hematiitti olisi voinut päästä sinne. Se laajentaa vaihtoehtoja, joita harkitsemme.
OLEN: Kun geologit sanovat asioita kuten "matala lämpötila", he tarkoittavat usein jotain erilaista kuin muut meistä.
AK: Kun sanon ”matala lämpötila”, puhun lämpötiloista, joita sinä ja minä koemme päivittäin, huoneenlämpötilasta. Luulisin, että suurin osa Rio Tinton pohjavesistä on välillä 20–30 celsiusastetta, ehkä 70–80 celsiusastetta.
OLEN: Muuttuuko kallion rakenne ajan myötä, kun mineraali kulkee diageneesiprosessin läpi?
AK: Kyllä. Vaikka mielenkiintoista on, että vaikka mikroskooppisen kuvansiirtolaitteen rakenne muuttuu ehdottomasti diageneettisen historian kautta, suuremmat levitysominaisuudet, jotka näet tarkastelemalla tarkasti paljastusta Pancamin kanssa, näyttävät olevan pysyviä. Joten vaikka kallio käy läpi nämä muutokset, se säilyttää sedimenttiset allekirjoitukset muodostumisestaan, mikä on jännittävää. Se on tärkeää.
AB: Sanot, että Rio Tintossa voit nähdä 2 miljoonan vuoden siivun, joka näyttää sinulle diageneettisen prosessin ajan myötä. Mutta ulkomailut, jotka Opportunity on nähnyt Meridianissa, voisi olla 2 miljardia vuotta vanhoja. Säilyttäisivätkö he edelleen hyödyllistä tietoa niin kauan?
AK: Tässä on hyviä uutisia geologiasta: Erityisesti sedimenttikivien kohdalla suurin osa muutoksista, joita kallio tekee, käy läpi hyvin varhaisessa historiassa. Ellei kallio käy läpi muodonmuutosta, hautaaminen ja altistaminen korkeille paineille ja lämpötiloille, se stabiloituu muutaman miljoonan vuoden kuluessa muodostumisestaan muotoon, jota se säilyttää määräämättömän ajan.
Työskentelen päivätehtävissäni Precambrian kivillä tällä planeetalla. Ja voin taata sinulle, että kun tarkastellaan miljardia vuotta vanhaa sedimenttikiveä, suurin osa muutoksista, jotka kyseisellä kalliolla tapahtui, tapahtuivat sen elämän 200 ensimmäisen vuoden aikana. Ja sitten se vakaa ja odottaa vain geologia.
OLEN: Eikä meillä ole syytä uskoa, että fysiikka käyttäytyy eri tavalla Marsilla?
AK: Sitä meillä on menossa. Olen sanonut tämän aiemmin astrobiologian suhteen: Kun etsit elämää planeettamme ulkopuolella, sinulla ei ole varmuutta siitä, että biologia muualla tulee olemaan sama kuin täällä. Mutta sinulla on melko hyvä vakuutus siitä, että fysiikka ja kemia ovat samat.
OLEN: Meridiani tekee mielenkiintoisesta se, että se on erilainen kuin mikä tahansa muu paikka Marsilla. Vaikka pystytkin selvittämään Meridianin historian, missä määrin pystyt yleistämään tämän tiedon koko Marsille?
AK: Uskon, että se rajoittaa varmasti ajattelumme Marsista kokonaisena planeetana. Voi olla, että Marsin kemiallisen ja kallion allekirjoituksen suhteen Gusev osoittautuu paremmaksi standardiksi julistetuksi Marsin pinta-alaksi. Eli suurin osa Marsista - itse asiassa melkein koko Marsista - on päällystetty basaltilla ja peitetty sitten hienolla pölyllä. Ja sitä me näemme Gusevissa.
Nyt osoittautuu, että jos poistat hematiitin signaalin Meridianin pintamateriaalien allekirjoituksista, jotka olemme saaneet kiertoradalta, se on myös pääosin basaltti. Joten se ei ole täysin epänormaali osa planeettaa. Se näyttää olevan edustava osa sydämessä olevaa planeettaa, jonka ainutlaatuinen hematiittisignaali on kerrostettu siihen.
Yksi Meridiani-rautamäärän ominaisuuksista on, että vaikka se on paikallinen suhteessa koko planeettaan, se on maantieteellisesti laajalle levinnyt, koska sinulla on tuhansia neliökilometrejä, jotka antavat tämän allekirjoituksen.
Monet ihmiset ajattelevat, että hydrotermiset prosessit ja pohjaveden prosessit antavat vain pieniä paikallisia rautasignaaleja, mutta itse asiassa Rio Tinton talletuksen hematiittirikkaat kerrokset kulkevat useita tuhansia neliökilometrejä. Koska nämä pohjavedet jakautuvat kerroksena laajalle alueelle.
Joten Rio Tinton rautaesiintymät tekevät useita asioita, jotka meidän tulisi pitää mielessä Meridianissa. Ne yhdistävät muinaiset hydrotermiset ja nuoremmat matalan lämpötilan prosessit; he tarvitsevat vettä; ne voivat olla kerrosmuotoisia; ja ne voivat olla laajalle levinneitä.
Ne eivät ole ainoita prosesseja, jotka millään tavoin voisivat tehdä sen. En ole erityisen ennakkoluulottomasti sitä mieltä, että Rio Tinto on Meridianin parempi analogi kuin mikään muu. Luulen vain, että tutkiessamme meidän on ainakin pidettävä muistitiedostossamme mahdollisimman monta rautaa käsittelevää tuotetta ja prosessia.
Kaikilla raudan laskeutumisen ja raudan laskeutumisprosessien erilaisilla asetuksilla, joita näemme tällä planeetalla, on kemiallisia ja rakenteellisia signaaleja, jotka Opportunity voisi havaita Meridianilla. Voimme käyttää näitä vertailuja auttamaan meitä selvittämään, kuinka Meridiani-hematiitti muodostui.
OLEN: Yksi mielenkiintoisista näkökohdista Rio Tintosta tutkimuspaikkana on, että vaikka joen vesi on erittäin hapan, siinä on bakteereja. Kun tarkastelet muinaisia hematiittivarastoja kyseisellä alueella, näetkö fossiilisia bakteereja?
AK: Kyllä. Itse asiassa yksi niistä asioista, joka houkutteli minua työskentelemään espanjalaisten kollegojeni kanssa, ei ollut se, että se olisi tänään outoa palloympäristöä. Vaikkakin on hauskaa kiinnostaa elämää ympäristön reunailla, suurin osa elämästä - ja suurin osa siitä, mitä voit nykyään oppia biologiasta - tulee tavallisista organismeista, jotka elävät tavanomaisissa olosuhteissa. Siinä on 99 prosenttia elämän monimuotoisuudesta.
Toisaalta on olemassa suuri kysymys, jonka voi kysyä Rio Tintosta. Voimme nähdä prosessit, jotka muodostivat Rio Tinton rautaesiintymät meneillään; näemme kemialliset prosessit; voimme nähdä, mikä biologia on ympäristössä. Mutta todellinen kysymys, joka halutaan pitää mielessä ajatellessasi Meridianiä, on: Mitä, jos niitä on, biologian allekirjoitukset todella säilyvät diagenettisesti vakaissa kiveissä?
Yksi on se. Jos sinulla olisi onni saada mikroskooppi - tämä olisi todennäköisesti resoluutiolla, joka ylittää sen, mitä mikroskooppisesta kuvantajasta voi toivoa -, voisit nähdä yksittäisiä mikrobijuovia, jotka on säilytetty kauniisti. Joten se on ensimmäinen hyvä uutinen on, että diageneettisesti stabiloitu rauta voi säilyttää biologian mikroskooppisen jäljennöksen.
Parempaa uutista on, että biologiassa on kaksi piirrettä, jotka säilyvät näiden kivien silmämunan tason pintakuvioissa.
Yksi on, että joskus muodostuu pieniä kuplia, jotka muodostuvat aineenvaihdunnan aiheuttamien kaasujen vuoksi. Ja jotkut näistä todella kattaa rauta mineraaleja ja voidaan säilyttää diagenesis. Ja se on totta totta useimpien geologisesta sarakkeesta löytyvien sedimenttikivien kautta. Voit saada säilötyt kaasutilat, ja nämä kaasutilat liittyvät aina kaasujen biologiseen tuotantoon.
OLEN: Kuinka poikkeuksetta?
AK: Maapallolla kokemuksemme mukaan se on melko 100 prosenttia. Mitä haluat kysyä: Mitkä muut prosessit kuin biologia voivat aiheuttaa kaasuja planeetan sedimentissä? Siinä voit tehdä kokeita. En tiedä, että joku on vaivautunut tekemään niitä tällä planeetalla. Koska biologia on rehellisesti sanottuna niin leviävä, että se on joka tapauksessa tärkein peli kaupungissa. Mutta kokeilut voitiin tehdä.
Toinen asia, josta minusta tuntuu vieläkin voimakkaammin, on se, että monta kertaa mikrobipopulaatioissa ne muodostavat nämä kauniit filamenttiryhmät, jotka vain nauhoittuvat pinnan yli. Ne näyttävät melkein hevoskärjiltä. Nyt hienoa on, että kun mineraaleja on talletettu näihin ympäristöihin, ne todella nukleoituvat näihin filamenttijonoihin, ja saat kauniita sedimenttikuvioita, jotka taas näyttävät hevosen kärkiltä.
Voit nähdä ne Yellowstone Parkissa, sekä piipitoisina että karbonaattia saostavina merkkijonoina. Jos menet paikkoihin, kuten Mammoth Springs, näet sen tapahtuvan tänään. Ja jos vaellat sisämaahan, voit nähdä muinaisia esimerkkejä siitä, kauniit allekirjoitukset, jotka on säilytetty kalliossa.
Rio Tintossa voit nähdä raudan kerääntymisen näihin filamenteihin; ja 2 miljoonan vuoden vanhoilla terasseilla voit nähdä nämä rihalliset rautakuvioinnit. Ja siellä taas en tiedä mitään muuta prosessia kuin biologiaa, joka voisi muodostaa ne. Joten se on todella jotain, joka pitää silmäsi pois aina, kun katsot saostunutta kiveä Marsilla.
OLEN: Ja voisitko nähdä nämä Pancamilla?
AK: Jos ottaisit Pancamin Rio Tintoon tai Yellowstone Parkiin, he hyppisivät sinua kohti. Ehdottomasti.
OLEN: Jos osoittautuu, että Opportunityn laskeutumispaikan kallioperä koostuu sedimenttiesiintymistä, tarkoittaako se, että kun nämä sedimentit laskettiin, ympärillä oli oltava nestemäistä vettä?
AK: Erittäin todennäköistä.
OLEN: Joten jos ne olisivat sedimentaatioita ja Pancam näkisi jonkinlaisen rakenteen, joka maan päällä osoittaa biologiaa, tarkoittaako se, että Mahdollisuus oli lähestynyt löytöä todisteita elämästä Marsilla?
AK: Ne ovat isoja, mutta se olisi iso päivä.
Varmuuskopioikaa sekunnin ajan, koska se saa aikaan vähän filosofiaa siitä, kuinka todella etsit näitä asioita. Pari vuotta sitten NASA aloitti rahoituskampanjan, jolla yritettiin olennaisesti yrittää ennakoida minkäänlaista ehdotuksellista biologista allekirjoitusta, joka voi löytyä minkä tahansa toisen planeetan etsinnästä, niin että meidän ei tule nähdä raaputtavan päätämme.
Mutta selvä tosiseikka on, että et voi ennakoida mitään, mitä saatat nähdä. Joten mielestäni realistisempi skenaario on, että teet tutkimuksesi, ja jos tulet tämän tutkimuksen aikana signaalin, jota (a) fysiikka ja kemia ei helposti huomioi tai (b) muistuttaa signaalia jotka liittyvät läheisesti biologiaan maan päällä, saat innoissasi.
Voin taata sinulle, että sitten tapahtuu, että 100 yritteliättä tutkijaa menee laboratorioon ja näkee kuinka he voivat simuloida näkemääsi - jos ollenkaan - käyttämättä biologiaa. Ja mielestäni se on oikea asia tehdä. Asioissa, joissa panokset ovat niin korkeat, mielestäni halutaan olla varovainen ja raittiissaan tämän suhteen kuin pystyt. Ja se tarkoittaa varmasti sitä, että tiedämme paljon enemmän fysikaalisten ja kemiallisten prosessien generatiivisesta kyvystä implantoida sekä kemiallisia että tekstuurisia allekirjoituksia kallioon, kuin mitä tänään tiedämme.
Astrobiologian puuttuessa kukaan ei tuhlaa aikansa tekemällä näitä asioita, koska tiedämme, että maapallolla on olemassa biologia suurimman osan planeetan historiasta. Biologia on kaikkialla. Biologia on ensisijainen signaaleissa, joita se antaa sedimenttikiveille. Joten kuka viettää viisi vuotta ajastaanan nuorena tutkijana, joka yrittää tuottaa signaalin abiologisilla keinoilla, jotka liittyvät läheisesti biologiaan? Vaihdat kuitenkin Marsiin ja tällaiseen asiaan on paljon enemmän syitä.
OLEN: Jos jokin MER: n roverista löytäisi kallion, joka näytti sisältävän todisteita marsilaisen biologiasta, haluaisi NASA palata takaisin siihen kohtaan ja tuoda sen kotiin?
AK: Panostat. Riippuen siitä, mitä löydämme Meridianista - emmekä vaaranna löytämäämme - siitä voi tulla joko erittäin tärkeä NASA-sivusto, joka palaa hienostuneemmilla laitteilla ja olla erittäin tärkeä paikka näytteiden palauttamiselle; tai voimme poistaa sen.
Se on koko syy tällaiseen lisätyöhön. Pidän itse asiassa koko NASAn arkkitehtuurin suunnitelmasta mennä yksi askel kerrallaan, tehdä jokainen vaihe huolellisesti ja toisessa vaiheessa rakentaa oppimasi ensimmäisessä vaiheessa. Se on järkevää.
OLEN: Ymmärrän, että pyydän sinua spekuloimaan täällä, mutta mitkä ovat mielestäsi kertoimet siitä, että Mars oli aikoinaan elävä maailma?
AK: En todellakaan tiedä. Mutta kaikki, mitä olemme oppineet viime vuosina, viittaavat minulle siihen, että vesi on saattanut olla pikemminkin episodista kuin pysyvää Marsissa. Ja se vähentää biologian todennäköisyyttä.
Jos vettä on Marsin pinnalla 100 vuotta 10 miljoonan vuoden välein, se ei ole kovin mielenkiintoista biologialle. Jos se on läsnä 10 miljoonaa vuotta, se on erittäin mielenkiintoista.
Ei todellakaan ole totta, että huomaamme, että Mars oli biologinen planeetta. Puolet aivoistani yrittää edelleen heittää prosenttiosuutta, ja tiedän, että se on niin merkityksetön tehtävä - luulen, etten tee sitä.
Mutta voin kertoa teille, että yksi parhaimmista mahdollisuuksista, joita saamme useita vuosia käsitellä tätä kysymystä, on täällä Meridianin raudasta.
Alkuperäinen lähde: Astrobiology Magazine
