Kreditna slika: ESA
Astrobiology Magazine (AM): Znanstvenici su prilično uzbudili prvu seriju slika s Meridiani Planum, koje prikazuju fino slojevito sloj. Kakvi su vaši početni dojmovi?
Andrew Knoll (AK): Iz orbitalnih podataka znamo već nekoliko godina da na Marsu postoje slojevite stijene, ali Prilika nam pruža našu prvu šansu da zapravo isteknemo i radimo direktno na nekim od ovih stijena. Za geologe jednostavno ne možete preuveličati važnost toga.
Činjenica da imaju svojevrsnu tabelarnu tablu upućuje na to da su ili prilično tanke vulkanske naslage ili sedimenti. A što se mene tiče, vjerojatnost da ćemo na Marsu imati in situ sedimentne stijene da možemo ići gore i ispitivati je najbolji scenarij.
AM: Što ako se ispostave da su to naslage vulkanskog pepela? Hoće li to imati manje zanimljiv scenarij?
AK: Nikako. Mislim da je jedno od velikih pitanja: Koji su dominantni procesi koji su stvorili slojevite stijene na Marsu? Nema razloga da vjerujemo da je svaka slojevita stijena na Marsu nastala na isti način kao ona koju Oportunitet sjedi ispred Ali da znam čak i kako će se jedna od tih slojevitih stijena stvoriti korak u pravom smjeru.
Također ćemo uskoro znati je li hematitni signal u Meridiani koji je detektiran iz orbite nastanjen u tim stijenama. Sjetite se razloga zbog kojeg smo u Meridiani Planum zbog snažnog signala za poseban oblik željeznog oksida zvan hematit. Vrlo je teško razmišljati o stvaranju hematita bez interakcija tekuće vode sa stijenama. Dakle, čak i ako se radi o vulkanskoj stijeni, to će nam pomoći da ograniči naše mišljenje o jednoj od najzanimljivijih kemijskih anomalija na planeti.
AM: U Španjolskoj postoji rijeka, Rio Tinto, gdje ste proveli neko vrijeme istražujući. Predložili ste da bi način na koji su se minerali željeza u Rio Tintou vremenom degradirali i transformirali mogao osvijetliti kako nastaje hematit u Meridiani. Možete li objasniti vezu?
AK: Dopustite mi da počnem na početku. O vrstama razmišljanja koje donosimo tumačenju željeza na Marsu izvijestit će naše iskustvo s oksidiranim željezom na Zemljinoj površini. Na razne su se načine formirale naslage željeza na našem planetu. Može biti da nitko od njih neće biti točan analog za ono što se dogodilo na Marsu. Ali svaki od njih mogao bi dati sitnice informacija koje će nam pomoći da razmišljamo o Marsu.
Rio Tinto je sada vrlo zanimljivo mjesto. Na jugozapadu Španjolske, oko sat vremena zapadnije od Seville, možda još sat vremena istočno od portugalske granice. Rio Tinto zapravo predstavlja povijesni interes za ljude u Americi otkako je Columbus 1492. godine isplovio iz luke na ušću Rio Tinta. Ali također je zanimljiv za rudarske geologe jer je to bila mine bar još od vremena Rimljana.
Željezne rude se iskopavaju. Prije otprilike 400 milijuna godina hidrotermalni procesi formirali su ta ležišta željezne rude. Željezo je uglavnom u obliku željeznog sulfida ili glupog zlata. To je vrlo bogata ruda. Dok kišnica prodire kroz te naslage, ona oksidira pirit i dvije stvari se događaju. Prvo, tvori sumpornu kiselinu. Dakle, voda u rijeci ima pH oko 1; vrlo je kisela I, dva, željezo oksidira. Dakle, voda je oko boje rubina, zbog ovog željeza koje se nosi okolo.
Ono što je zanimljivo je da ako pogledate naslage koje danas nastaju iz Rio Tinta, većina željeza izlazi kao mineral željeznog sulfata, tj. Kombinacija željeza, sumpora i kisika; i malo toga izlazi kao mineral zvan goetit, koji je željezo pomiješano s kisikom i malo vodika. Goethite su u osnovi hrđe.
To nije ono što vidite na Meridiani na Marsu. Ali ono što je zanimljivo kod ležišta Rio Tinto je da se taj proces odvija već najmanje 2 milijuna godina. A tu je i niz terasa koji nam daju osjećaj što se s tim naslagama događa s vremenom.
Ono što otkrivamo je da su nakon samo nekoliko tisuća godina svi minerali sulfata nestali, a cijelo željezo se nalazi u ovom materijalu zvanom goetit. Ali što više idete na starije i starije terase, kad dođete do terase stare 2 milijuna godina, velik dio tog goetita zamijenio je hematit, mineral koji se nalazi na Marsu. A to je prilično grubozrnati hematit, što je također ono što vidimo na Marsu.
Dakle, prva stvar koju naučimo u Rio Tintou je da ne treba razmišljati samo o procesima koji deponiraju grubozrnati hematit pri pokretanju. Može se formirati tijekom onoga što geolozi nazivaju dijageneza. Odnosno, može nastati procesima koji utječu na stijene kroz vrijeme, a to zapravo mogu učiniti na niskim temperaturama i bez dubokog ukopavanja i podvrgavanja visokom tlaku. Dakle, u tom smislu, Rio Tinto pokazuje nam još jedan način na koji je hematit u Meridiani mogao stići tamo. To proširuje mogućnosti koje razmotrimo.
AM: Kada geolozi kažu stvari poput "niske temperature", oni često znače nešto drugačije od nas ostalih.
AK: Kada kažem „niska temperatura“, govorim o temperaturama koje vi i ja doživljavamo svakodnevno, sobnoj temperaturi. Pretpostavljam da je većina podzemnih voda Rio Tinto između 20 i 30 Celzijevih stupnjeva, možda od 70 do 80 stupnjeva Farenheita.
AM: Mijenja li se tekstura stijene s vremenom kako mineral prolazi kroz proces dijageneze?
AK: Da, ima. Iako je zanimljivo da se tekstura na razini onoga što mikroskopski ima definitivno može mijenjati kroz dijagenetsku povijest, značajke većih razmjera taloga koje ćete vidjeti gledajući izbliza na Pancamu izgledaju kao postojane. Iako stijena prolazi kroz te promjene, zadržava sedimentne potpise svog formiranja, što je uzbudljivo. To je važno.
AB: Kažete da u Rio Tinto možete vidjeti duljinu od dva milijuna godina koja vam pokazuje dijagenetski proces tijekom vremena. No, ishodi koje su Prilike vidjeli na Meridiani mogle bi biti stare dvije milijarde godina. Da li bi i nakon toga dugo zadržali korisne podatke?
AK: Evo dobre vijesti o geologiji: posebno za sedimentne stijene, većina promjena koje stijena podvrgne pretrpi vrlo rano u svojoj povijesti. Ako se stijena podvrgne metamorfizmu, ukopavajući se i podvrgnut visokom pritisku i temperaturi, u roku od nekoliko milijuna godina od nastanka ona se stabilizira u oblik koji će zadržati u nedogled.
U svom svakodnevnom poslu radim na pretkambrijskim stijenama na ovom planetu. I mogu vam garantirati da kada pogledam sedimentnu stijenu staru milijardu godina, većina promjena koje je ta stijena pretrpjela dogodi se u prvih 200 tisuća godina svog života. A onda se stabilizira, i samo čeka geologa.
AM: I nemamo razloga vjerovati da se fizika ponaša drugačije na Marsu?
AK: To je ono što nam ide. To sam već rekao prije u pogledu astrobiologije: Kada tražite život izvan našeg planeta, nemate nikakvu sigurnost da će biologija negdje drugdje biti ista kao ovdje. Ali imate prilično dobro uvjerenje da će fizika i kemija biti isto.
AM: Meridiani je dio onoga što čini Meridiani-om zanimljivim za razliku od bilo kojeg drugog mjesta na Marsu. Čak i ako možete shvatiti povijest Meridianija, u kojoj će mjeri to znanje moći generalizirati na Mars u cjelini?
AK: Mislim da će to sigurno ograničiti način na koji razmišljamo o Marsu kao cijelom planetu. Moglo bi se dogoditi da će se Gusev, s obzirom na cjelokupni kemijski i rock potpis Marsa, pokazati kao bolja površina Marsa standardnog izdavanja. Odnosno, veći dio Marsa - u stvari gotovo cijeli Mars - na površini je bazalt, a zatim je prekriven sitnom prašinom. To vidimo na Gusevu.
Ispada da, ako uklonite signal hematita s potpisa površinskih materijala u Meridiani, koje smo dobili iz orbite, to je također uglavnom bazalt. Dakle, to nije potpuno anomalan dio planeta. Čini se da je reprezentativni dio planeta u srcu, s tim jedinstvenim hematitskim signalom postavljenim na njega.
Jedna od karakteristika Meridianijevog ležišta željeza je da je lokalno u odnosu na čitav planet, geografski rašireno u tisućama kvadratnih kilometara koji daju ovaj potpis.
Mnogi ljudi misle da će hidrotermalni procesi i procesi podzemne vode dati samo male lokalne željezne signale, ali u stvari slojevi bogati hematitima u ležištu Rio Tinto idu na nekoliko tisuća četvornih kilometara. Jer se te podzemne vode šire u sloju na širokom području.
Dakle, nalazišta željeza Rio Tinto čine nekoliko stvari koje bismo trebali imati na umu u Meridiani. Kombiniraju drevne hidrotermalne i mlađe procese niskih temperatura; treba im voda; mogu biti slojno oblikovani; i mogu biti široko rasprostranjene.
Oni nisu jedini skup procesa koji bi to mogli postići na bilo koji način. Nisam osobito predrasudan u korist Rio Tinta kao boljeg analoga Meridianija nego bilo čega drugog. Samo mislim da dok istražimo ovo istraživanje moramo barem sačuvati u svojoj memorijskoj datoteci što više različitih proizvoda i postupaka koji se bave željezom.
Sve različite postavke taloženja željeza i procesi taloženja željeza koje vidimo na ovoj planeti nose kemijske i teksturne signale koje bi Opportunity mogao otkriti na Meridiani. Ove usporedbe možemo upotrijebiti da bismo saznali kako je nastao Meridianijev hematit.
AM: Jedan od intrigantnih aspekata Rio Tintoa kao istraživačkog mjesta je taj da je voda u rijeci visoko kisela, u njoj žive bakterije. Kada pogledate drevne naslage hematita u toj regiji, vidite li fosilne bakterije?
AK: Da, jesi. U stvari, jedna od stvari koja me privukla da radim sa svojim španjolskim kolegama nije da je to danas čudno okruženje. Iako je danas zabavno biti zainteresiran za život na rubu okoliša, većina života - i velik dio onoga što danas možete naučiti o biologiji - potječe iz običnih organizama koji žive u uobičajenim okolnostima. Tu je 99 posto raznolikosti života.
S druge strane, postoji veliko pitanje koje vam može postaviti u Rio Tinto. Danas možemo vidjeti procese formiranja željeznih ležišta Rio Tinto; možemo vidjeti kemijske procese; možemo vidjeti kakva je biologija u okolini. Ali pravo pitanje na koje čovjek želi imati na umu kad razmišlja o Meridiani jest: Što, ako ih ima, potpisi te biologije zapravo ostaju sačuvani u dijagenetski stabilnim stijenama?
Jedno je to. Ako ste imali dovoljno sreće da imate pristup mikroskopu - to bi se vjerojatno moglo dogoditi u razlučivosti većoj od onoga čemu biste se mogli nadati iz mikroskopskog snimača - mogli biste vidjeti pojedinačne mikrobne niti koje su lijepo sačuvane. To je prva dobra vijest da dijagenetsko stabilizirano željezo može zadržati mikroskopski otisak biologije.
Bolja vijest je da u ovim stijenama postoje dvije značajke biologije koje su sačuvane u više teksturama na razini očne jabučice.
Jedno je da se ponekad ispuštaju mali mjehurići zbog ispuštanja plinova iz metabolizma. A neke od njih će se zapravo prekrivati mineralima željeza i moguće ih je sačuvati dijagenezom. A to je prilično istinito kroz većinu sedimentnih stijena koje nalazimo u geološkom stupcu. Možete dobiti sačuvane plinske prostore, a ti plinski prostori su uvijek povezani s biološkom proizvodnjom plinova.
AM: Koliko nepromjenljivo?
AK: Prema našem iskustvu na Zemlji, to je prilično 100 posto. Ono što biste željeli pitati je: Koji bi procesi osim biologije mogli stvoriti plinove unutar sedimenta na planeti? To je nešto na čemu možete eksperimentirati. Ne znam nikome smeta da ih radi na ovoj planeti. Jer, iskreno, biologija je toliko prožeta da je to ionako glavna igra u gradu. Ali moglo bi se raditi na eksperimentima.
Druga stvar, zbog koje se još snažnije osjećam, jest da mnogo puta, gdje postoje mikrobne populacije, formiraju ove prekrasne skupine niti koje samo strše po površini. Gotovo liče na grivu konja. Sada je sjajna stvar kada se minerali odlažu u tim okolišima, oni se zapravo niču na ovim žicama niti, a vi dobivate prekrasne sedimentne teksture koje, opet, izgledaju poput kove.
Možete ih vidjeti u Yellowstone parku, u nizovima koji se talože u siliciju i karbonatima. Ako odete na mjesta poput Mammoth Springsa, možete to vidjeti i danas. A ako krenete u zaleđe, možete vidjeti drevne primjere toga, prekrasne potpise sačuvane u stijeni.
U Rio Tintou možete vidjeti taloženje željeza na tim nitima; a na terasama starim 2 milijuna godina možete vidjeti ove vlaknaste teksture željeza. I tamo, opet, ne znam niti jedan drugi proces osim biologije koji bi ih mogao oblikovati. Dakle, to je zaista nešto na što ne bi trebalo paziti kad god gledate na oborjenu stijenu na Marsu.
AM: A to ste mogli vidjeti s Pancam?
AK: Ako biste uzeli Pancam u Rio Tinto ili Yellowstone Park, iskočili bi na vas. Apsolutno.
AM: Ako se ispostavi da je podnožje slijetača Opportunity sastavljeno od taložnih naslaga, znači li to da je, kad su se ta sedimentišta položila, moralo biti tekuće vode?
AK: Vrlo moguće.
AM: Dakle, ako su oni sedimentni i Pancam je vidio neku vrstu teksture koja na Zemlji pokazuje biologiju, da li bi to značilo da je Prilika bila blizu pronalaska dokaza o životu na Marsu?
AK: To su veliki ifs, ali bio bi to veliki dan.
Vratimo se na trenutak, jer dolazi do pomalo filozofije o tome kako zapravo tražite te stvari. Prije nekoliko godina NASA je započela kampanju financiranja kako bi u osnovi pokušala predvidjeti bilo kakav sugestivni biološki potpis koji bi se mogao naći u bilo kojem istraživanju drugog planeta kako se ne bi vidjeli da nam grebe po glavi.
No jasna je činjenica da ne možete predvidjeti sve što biste vidjeli. Dakle, mislim da je realniji scenarij to što istražujete i ako tijekom tog istraživanja nađete signal koji fizika i kemija ne mogu lako izračunati ili (b) podsjećati na signale koji su usko povezani sa biologijom na Zemlji, tada se uzbuđujete.
Ono što će se tada dogoditi, mogu vam garantirati, da će 100 poduzetnih znanstvenika ući u laboratorij i vidjeti kako, ako uopće, mogu simulirati ono što vidite - a da pritom ne koriste biologiju. Mislim da je to ispravno. Što se tiče uloga u kojima su ulozi tako visoki, mislim da čovjek želi biti pažljiv i trezven u vezi s tim. To svakako znači znati puno više o generativnoj sposobnosti fizičkih i kemijskih procesa za implantaciju kemijskih i teksturnih potpisa u stijenu nego što to danas znamo.
Odsutna astrobiologija, niko ne bi gubio vrijeme radeći to na stvari, jer na Zemlji znamo da postoji većina povijesti planete. Biologija je posvuda. Biologija je važna u signalima koje daje sedimentnim stijenama. Pa tko će provesti pet godina svog mladog znanstvenika pokušavajući generirati signal abiološkim sredstvima koja su usko povezana s biologijom? Međutim, prebacite se na Mars i postoji puno više razloga za takvu stvar.
AM: Ako bi jedan od veslača MER-a pronašao stijenu za koju se činilo da sadrži dokaze marsovske biologije, bi li NASA htjela vratiti se na to mjesto i donijeti kući?
AK: Kladite se. Ovisno o onome što nalazimo u Meridiani - a da ne prejudiciramo ono što nađemo - moglo bi se činiti da će NASA biti mjesto visokog prioriteta za povratak s sofisticiranijom opremom i biti vrlo prioritetno mjesto za povratak uzoraka; ili ga možemo otpisati.
To je cijeli razlog ovakvog inkrementalnog rada. Zapravo mi se sviđa što cijela arhitektura NASA-ina planira ići korak po korak, svaki korak obavite pažljivo, a u drugom koraku nadogradite ono što ste naučili u prvom koraku. Ima smisla.
AM: Shvaćam da tražim od vas da ovdje nagađate, ali što mislite, kakve su šanse da je Mars nekada bio živi svijet?
AK: Stvarno ne znam Ali sve što smo naučili zadnjih godina sugerira mi da je na Marsu voda možda epizodna, a ne postojana. A to smanjuje vjerojatnost za biologiju.
Ako je voda prisutna na Marsovskoj površini 100 godina svakih 10 milijuna godina, to nije baš zanimljivo za biologiju. Ako je prisutan 10 milijuna godina, to je jako zanimljivo.
To sigurno nije podatak da ćemo otkriti da je Mars biološki planet. Polovica moga mozga stalno pokušava izbaciti postotak, a znam da je to tako besmislena stvar - mislim da to jednostavno neću učiniti.
Ali mogu vam reći da je jedna od najboljih šansi koju ćemo imati duži niz godina da riješimo to pitanje upravo ovdje u ležištima Meridianija.
Izvorni izvor: Astrobiology Magazine
