Кредит за изображение: ESA
Списание за астробиология (AM): Първата партида изображения от Meridiani Planum, показващи фино слоеста основа, учените доста се вълнуват. Какви са първоначалните ви впечатления?
Andrew Knoll (AK): От орбитални данни знаем от няколко години, че на Марс има многослойни скали, но Opportunity ни дава първия ни шанс всъщност да отидем и да работим директно върху някои от тези скали в отлив. За геолозите просто не можете да преувеличите значението на това.
Фактът, че те са нещо като таблица, предполага, че те са или доста тънки вулканични отлагания или утайки. И перспективата да имаме на Марс утаечни скали, които да можем да се издигнем и да разпитаме, е около най-добрия сценарий, доколкото се отнасям до мен.
AM: Ами ако те се окажат находища на вулканична пепел? Това ще даде ли по-малко интересен сценарий?
АК: Въобще не. Мисля, че един от големите въпроси е: Кои са преобладаващите процеси, породили слоести скали на Марс? Няма причина да вярваме, че всяка слоеста скала на Марс се е образувала по същия начин като тази, която седи пред Opportunity. Но да знам дори как една от тези слоести скали ще се оформи стъпка в правилната посока.
Също така скоро ще разберем дали сигналът на хематит в Меридиани, който е бил засечен от орбита, се намира в тези скали. Помнете причината, че сме в Meridiani Planum, е поради този силен сигнал за особена форма на железен оксид, наречен хематит. Много е трудно да се мисли за направата на хематит без взаимодействие на течна вода със скали. Така че дори да е вулканична скала, това ще помогне да ограничим мисленето си за една от най-интересните химически аномалии на планетата.
AM: В Испания има река, Рио Тинто, където сте прекарали известно време в проучвания. Предполагате, че начинът, по който железните минерали в Рио Тинто се разграждат и трансформират с течение на времето, може да хвърли малко светлина върху това как се е образувал хематитът в Меридиани. Можете ли да обясните връзката?
АК: Нека да започна в началото. Видовете мислене, които внасяме при тълкуването на желязо на Марс, ще бъдат информирани от нашия опит с окислено желязо на земната повърхност. Съществуват редица начини, че железните залежи са се образували на нашата планета. Може да се окаже, че никой от тях няма да бъде точен аналог на случилото се на Марс. Но всеки от тях може да даде късмет информация, която ще ни помогне да мислим за Марс.
Сега Рио Тинто е много интересно място. Намира се в югозападна Испания, на около час западно от Севиля, може би още един час източно от португалската граница. Рио Тинто всъщност представлява исторически интерес за хората в Америка, откакто Колумб отплава през 1492 г. от пристанище в устието на Рио Тинто. Но това е интересно и за минните геолози, защото е мина поне от времето на римляните.
Желязна руда се добива там Преди около 400 милиона години хидротермалните процеси образуват тези находища на желязна руда. Най-често желязото е под формата на железен сулфид или глупаво злато. Това е много богата руда Докато дъждовната вода прониква през тези отлагания, тя окислява пирита и се случват две неща. Единият, той образува сярна киселина. Значи водата в реката има рН около 1; много е кисела И, две, желязото се окислява. Значи водата е за цвета на рубини, заради това желязо се носи наоколо.
Интересното е, че ако погледнете находищата, които се образуват от Рио Тинто днес, по-голямата част от желязото излиза като железни сулфатни минерали, тоест комбинация от желязо, сяра и кислород; и малко от него излиза като минерал, наречен готит, който е желязо, смесено с кислород и малко водород. Гетът е основно ръжда.
Това не е това, което виждате в Meridiani на Марс. Но интересното за находището в Рио Тинто е, че този процес се провежда от поне 2 милиона години. И има поредица от тераси, които ни дават представа какво се случва с тези находища във времето.
Това, което откриваме е, че само след няколко хиляди години всички сулфатни минерали са изчезнали и цялото желязо е в този материал, наречен готит. Но докато навлизате в по-стари и по-стари тераси, по времето, когато стигнете до тераси, които са на възраст 2 милиона години, голяма част от този гетит е заменен от хематит, минерала на Марс. И това е доста едрозърнест хематит, което също виждаме на Марс.
Така че първото нещо, което научаваме в Рио Тинто, е, че не е нужно да мислим само за процеси, които депонират едрозърнестия хематит от самото начало. Тя може да се образува по време на това, което геолозите наричат диагенеза. Тоест, той може да се образува чрез процеси, които влияят на скалите във времето и всъщност може да направи това при ниски температури и без да бъде дълбоко заровен и подложен на високо налягане. Така че в този смисъл, Рио Тинто ни показва друг начин, по който хематитът в Меридиани би могъл да стигне до там. Той разширява възможностите, които разглеждаме.
AM: Когато геолозите казват неща като "ниска температура", те често означават нещо различно от останалите.
АК: Когато казвам „ниска температура“, говоря за температурите, които вие и аз ежедневно изпитвате, стайна температура. Предполагам, че повечето от подземните води на Рио Тинто са между 20 и 30 градуса по Целзий, може би от 70 до 80 градуса по Фаренхайт.
AM: Променя ли се текстурата на скалата с течение на времето, когато минерал преминава през процеса на диагенеза?
АК: Да, така е. Въпреки че интересното е, че докато текстурата на нивото на това, което микроскопичният образ може да види определено се променя чрез диагенетична история, по-големите мащабни характеристики на отлагането, които бихте могли да видите, като разгледате внимателно изхода от Pancam, изглеждат постоянни. Така че, въпреки че скалата преминава през тези промени, тя запазва утаечни подписи на своето формиране, което е вълнуващо. Това е важно.
AB: Казвате, че в Рио Тинто можете да видите парче от 2 милиона години, което ви показва диагенетичния процес във времето. Но онези, които Opportunity видя при Meridiani, могат да бъдат на възраст 2 милиарда години. Ще продължат ли да запазват полезна информация след това?
АК: Ето и добрата новина за геологията: По-специално за утаените скали повечето от промените, които една скала претърпява, претърпяват много рано в своята история. Освен ако една скала не е подложена на метаморфизъм, погребвайки се и подложена на високо налягане и температура, в рамките на най-малко няколко милиона години от образуването си тя се стабилизира във форма, която ще запази за неопределено време.
Работя в ежедневната си работа върху докамбрийски скали на тази планета. И мога да ви гарантирам, че когато гледам утаена скала, която е на милиард години, повечето от промените, които тази скала претърпя, се случиха през първите 200 хиляди години от живота си. И тогава се стабилизира и просто чака геолог.
AM: И нямаме причина да смятаме, че физиката се държи различно на Марс?
АК: Това е, което ни предстои. Вече казах това по отношение на астробиологията: Когато търсите живот извън нашата планета, нямате увереност, че някъде другаде биологията ще бъде същата като тази тук. Но имате доста добра увереност, че физиката и химията ще бъдат едно и също.
AM: Част от това, което прави Меридиани интересен, е, че това не е за разлика от почти всяко друго място на Марс. Дори и да успеете да разберете историята на Меридиани, до каква степен ще можете да обобщите тези знания на Марс като цяло?
АК: Мисля, че това със сигурност ще ограничи начина, по който мислим за Марс като за цялата планета. Може да се окаже, че по отношение на цялостния химичен и скален подпис на Марс, Гусев ще се окаже по-добра повърхност на Марс, издадена от стандарт. Тоест, по-голямата част от Марс - всъщност почти целият Марс - е покрит с базалт и след това покрит с фин прах. И това виждаме при Гусев.
Сега се оказва, че ако премахнете сигнала на хематит от подписите на повърхностни материали в Меридиани, които сме извлекли от орбита, това също е основно базалт. Това не е напълно аномална част от планетата. Изглежда, че представлява представителна част на планетата в сърцето си, като този уникален хематитен сигнал е нанесен върху нея.
Една от характеристиките на находището на желязото в Меридиани е, че макар да е местно по отношение на цялата планета, то е географски разпространено с това, че имате хиляди квадратни километри, които дават този подпис.
Много хора мислят, че хидротермалните процеси и процесите на подземните води ще дават само малки локални сигнали за желязо, но всъщност слоевете, богати на хематит в находището в Рио Тинто, преминават на няколко хиляди квадратни километра. Тъй като тези подпочвени води се разпространяват в слой върху широка площ.
Така че находищата на желязо в Rio Tinto правят няколко неща, които трябва да имаме предвид в Meridiani. Те съчетават древни хидротермални и по-млади нискотемпературни процеси; те се нуждаят от вода; те могат да бъдат образуващи слой; и те могат да бъдат широко разпространени.
Те не са единственият набор от процеси, които биха могли да постигнат това по всякакъв начин. Не съм особено предубеден в полза на Рио Тинто като по-добър аналог на Меридиани от всичко друго. Просто мисля, че докато навлизаме в това проучване, трябва поне да запазим в нашия файл с памет колкото се може повече различни продукти и процеси, занимаващи се с желязо.
Всички различни настройки за отлагане на желязо и процеси на отлагане на желязо, които виждаме на тази планета, носят химически и текстурни сигнали, които Opportunity би могъл да открие на Meridiani. Можем да използваме тези сравнения, за да разберем как се е образувал меридианският хематит.
AM: Един от интригуващите аспекти на Рио Тинто като изследователска площадка е, че въпреки че водата в реката е силно кисела, в нея живеят бактерии. Когато погледнете древните хематитни находища в този регион, виждате ли изкопаеми бактерии?
АК: Да, нали. Всъщност едно от нещата, което ме привлече да работя с испанските си колеги, не беше, че днес това е странна среда. Макар че днес е забавно да се интересувате от живота на околната среда днес, по-голямата част от живота - и голяма част от това, което можете да научите за биологията днес - идва от обикновени организми, живеещи в обикновени обстоятелства. Именно там е 99 процента от разнообразието на живота.
От друга страна, има голям въпрос, който може да бъде зададен в Рио Тинто. Можем да видим процесите, които са образували железните находища в Рио Тинто, които продължават днес; можем да видим химичните процеси; можем да видим каква е биологията в околната среда. Но истинският въпрос, който човек иска да има предвид, когато мисли за Меридиани, е: Какво, ако има, подписите на тази биология всъщност се запазват в диагенетично стабилни скали?
Едното е това. Ако сте имали достатъчно късмет да имате достъп до микроскоп - това вероятно ще бъде с резолюция, извън тази, на която можете да се надявате от микроскопичния образ - бихте могли да видите отделни микробни нишки, които са красиво запазени. Това е първата добра новина, че диагенетично стабилизираното желязо може да запази микроскопичен отпечатък от биологията.
По-добрата новина е, че има две особености на биологията, които се запазват в по-текстурите на нивото на очната ябълка в тези скали.
Едното е, че понякога се образуват малки мехурчета поради излъчване на газ от метаболизма. А някои от тях всъщност ще покрият с железни минерали и могат да бъдат запазени чрез диагенеза. И това е почти вярно чрез повечето утаени скали, които откриваме в геоложката колона. Можете да получите запазени газови пространства и тези газови пространства са неизменно свързани с биологичното производство на газове.
AM: Колко неизменно?
АК: Според нашия опит на Земята е почти 100 процента. Това, което бихте искали да попитате, е: Какви процеси, различни от биологията, могат да предизвикат газове в утайка на планетата? Това е нещо, върху което можете да правите експерименти. Не знам, че някой си прави труда да ги прави на тази планета. Защото, честно казано, биологията е толкова всеобхватна, че това е основната игра в града, така или иначе. Но човек може да направи експериментите.
Другото нещо, за което се чувствам още по-силно, е, че много пъти, където има микробни популации, те образуват тези красиви групи от нишки, които просто се нанизват по повърхността. Те почти приличат на грива на кон. Сега страхотното е, че когато минералите се отлагат в тези среди, те всъщност се явяват на тези нишки от нишки и получавате красиви утаечни текстури, които отново приличат на грива на кон.
Можете да ги видите в Йелоустоун парк, както в силициеви, така и в утаяващи карбонати струни. Ако отидете на места като Mammoth Springs, можете да видите това да се случва днес. И ако отидете в затвора, можете да видите древни примери за това, красиви подписи, запазени в скалата.
В Рио Тинто можете да видите отлагане на желязо върху тези нишки; и в терасите на възраст 2 милиона години можете да видите тези нишковидни текстури от желязо. И там отново знам за друг процес, освен биология, който би могъл да ги формира. Така че това е наистина нещо, което да предпазва очите ви винаги, когато гледате утаена скала на Марс.
AM: И вие можехте да ги видите с Pancam?
АК: Ако вземете Pancam до Рио Тинто или Йелоустоун парк, те щяха да ви изскочат. Абсолютно.
AM: Ако се окаже, че основата на мястото за кацане на Opportunity е съставена от утаечни отлагания, означава ли това, че когато тези седименти са били положени, е трябвало да има течна вода наоколо?
АК: Много вероятно.
AM: Така че, ако те бяха утаечни и Панкам видя някаква текстура, която на Земята е показателна за биологията, би ли означавало това, че Възможността е била близо до намирането на доказателства за живота на Марс?
АК: Това са големи ifs, но би било голям ден.
Нека се върнем на секундата, защото стигаме до малко философия за това как всъщност търсите тези неща. Преди няколко години НАСА започна кампания за финансиране, за да опита основно и да предвиди какъвто и да е биологичен подпис, който би могъл да бъде намерен при всякакви проучвания на друга планета, за да не се вижда, че ни се чешат по главите.
Но простият факт е, че не можете да предвидите нищо, което може да видите. Така че това, което мисля, че е по-реалистичен сценарий е, че правите своето изследване и ако в хода на това проучване откриете сигнал, който (а) не се отчита лесно от физиката и химията или (б) напомня на сигнали които са тясно свързани с биологията на Земята, тогава се вълнувате.
Това, което ще се случи тогава, мога да ви гарантирам, е, че 100 предприемчиви учени ще влязат в лабораторията и ще видят как, ако въобще, могат да симулират това, което виждате - без да използват биология. И мисля, че това е правилното нещо. За неща, при които залозите са толкова високи, мисля, че човек иска да бъде толкова внимателен и трезв по отношение на това, колкото можете да бъдете. И това със сигурност означава да знаем много повече за генеративния капацитет на физическите и химичните процеси за имплантиране на химически и текстурни подписи в скала, отколкото знаем днес.
Отсъстваща астробиология, никой не би губил времето си да прави тези неща, защото на Земята знаем, че е имало биология през по-голямата част от историята на планетата. Биологията е навсякъде. Биологията е открояваща се по сигналите, които придава на утаени скали. И така, кой ще прекара пет години от времето си като млад учен, опитвайки се да генерира сигнал чрез абиологични средства, които са тясно свързани с биологията? Въпреки това преминавате на Марс и има много повече причини да правите такива неща.
AM: Ако някой от гребците на MER намери скала, която като че ли съдържа доказателства за марсианската биология, щеше ли НАСА да се върне на това място и да я върне у дома?
АК: Вие залагате. В зависимост от това, което намираме в Meridiani - без да се засяга това, което намираме - може да стане или сайт с много висок приоритет за НАСА да се върне с по-сложно оборудване и да бъде много приоритетен сайт за връщане на проба; или можем да го отпишем
Това е цялата причина за този вид постепенна работа. Всъщност ми харесва цялата архитектура на НАСА планира да върви една стъпка в един момент, правете всяка стъпка внимателно и на стъпка втора надграждайте това, което сте научили в първа стъпка. Има смисъл.
AM: Осъзнавам, че ви моля да спекулирате тук, но какви според вас са шансовете, че Марс някога е бил жив свят?
АК: Наистина не знам Но всичко, което научихме през последните няколко години, ми подсказва, че водата може да е епизодична, а не постоянна на Марс. И това намалява вероятността за биология.
Ако водата присъства на повърхността на Марсиан в продължение на 100 години на всеки 10 милиона години, това не е много интересно за биологията. Ако присъства от 10 милиона години, това е много интересно.
Със сигурност не е дадено, че ще открием, че Марс е бил биологична планета. Половината от мозъка ми продължава да се опитва да изхвърля процент и знам, че е толкова безсмислено нещо - мисля, че просто няма да го правя.
Но мога да ви кажа, че един от най-добрите шансове, които ще имаме няколко години, за да отговорим на този въпрос, е точно тук, в железните находища на Меридиани.
Оригинален източник: списание Астробиология
