Кредит зображення: ESA
Журнал з астробіології (AM): Перша партія зображень Meridiani Planum, що демонструють тонкошарову основу, вчені дуже схвилювали. Які ваші початкові враження?
Ендрю Кнолл (АК): За орбітальними даними ми вже кілька років знаємо, що на Марсі є шаруваті скелі, але Можливість дає нам перший шанс реально поїхати і попрацювати безпосередньо над деякими з цих порід у відслоненні. Для геологів ви просто не можете переоцінити важливість цього.
Той факт, що вони начебто табличні, говорить про те, що вони є або досить тонкими вулканічними відкладеннями, або опадами. І наскільки я маю на увазі перспективу мати на Марсі осадові скелі, які ми можемо піднятись та допитати, - це найкращий сценарій.
AM: Що робити, якщо вони виявляться покладами вулканічного попелу? Чи це призведе до менш цікавого сценарію?
АК: Зовсім ні. Я думаю, що одне з великих питань полягає в тому, які переважаючі процеси спричинили шаруваті скелі на Марсі? Немає жодних підстав вважати, що кожна шарувата скеля на Марсі формується так само, як та, яка сидить перед Opportunity. Але знати навіть, як одна з цих шаруватих скель буде кроком у правильному напрямку.
Невдовзі ми також дізнаємось, чи знаходиться в цих скелях гематитовий сигнал у Мерідіані, який був виявлений з орбіти. Пригадайте причину, що ми в Meridiani Planum, через те, що це сильний сигнал для певної форми оксиду заліза, яка називається гематитом. Дуже важко думати про те, щоб зробити гематит без взаємодії рідкої води зі скелями. Тож навіть якщо це вулканічна порода, це допоможе стримувати наше мислення про одну з найцікавіших хімічних аномалій на планеті.
AM: У Іспанії є річка, Ріо-Тінто, де ви провели деякий час, займаючись дослідженнями. Ви припустили, що те, як залізні мінерали в Ріо-Тінто з часом деградували та трансформувалися, може пролити деяке світло на те, як формувався гематит у Мерідіані. Чи можете ви пояснити зв’язок?
АК: Дозвольте почати спочатку. Типи мислення, які ми доводимо до тлумачення заліза на Марсі, буде поінформовано нашим досвідом з окисленим залізом на поверхні Землі. Існує цілий ряд способів формування родовищ заліза на нашій планеті. Можливо, ніхто з них не стане точним аналогом того, що сталося на Марсі. Але кожен з них може дати примхи інформації, яка допоможе нам подумати про Марс.
Зараз Ріо-Тінто - дуже цікаве місце. Це на південному заході Іспанії, приблизно за годину на захід від Севільї, можливо, ще годину на схід від португальського кордону. Ріо-Тінто насправді представляє історичний інтерес для людей в Америці, оскільки Колумб відплив у 1492 році з порту в гирлі Ріо-Тінто. Але це цікавить і гірничих геологів, оскільки це була шахта принаймні з часів римлян.
Залізну руду видобувають Близько 400 мільйонів років тому гідротермальні процеси утворювали ці родовища залізної руди. Переважно залізо складається у вигляді сульфіду заліза або дурного золота. Це дуже багата руда Коли дощова вода просочується цими відкладеннями, вона окислює пірит і відбуваються дві речі. Один, він утворює сірчану кислоту. Так вода в річці має рН близько 1; це дуже кисле І, друге, залізо окислюється. Тож вода має колір рубінів, через це залізо переноситься.
Цікаво, що якщо подивитися на родовища, що утворюються сьогодні з Ріо-Тінто, більша частина заліза виходить як мінерали сульфату заліза, тобто поєднання заліза, сірки та кисню; і трохи його виходить як мінерал під назвою гетит, який заліза змішується з киснем і трохи водню. Гетит - це в основному іржа.
Це не те, що ви бачите в Меридіані на Марсі. Але що цікаво щодо родовища Ріо-Тінто, це те, що цей процес триває принаймні 2 мільйони років. І є ряд терас, які дають нам зрозуміти, що з цими родовищами відбувається з часом.
Ми виявляємо, що лише через кілька тисяч років усі сульфатні мінерали зникли, і все залізо знаходиться в цьому матеріалі під назвою гетит. Але коли ви заходите на більш старі та старі тераси, до того часу, як ви потрапите на тераси, яким виповнилося 2 мільйони років, значна частина цього гетиту була замінена гематитом, мінералом на Марсі. І це досить грубозернистий гематит, що також ми бачимо на Марсі.
Тож перше, що ми дізнаємось у Ріо-Тінто, - це те, що не потрібно думати лише про процеси, які депонують грубозернистий гематит під час руху. Він може формуватися під час того, що геологи називають діагенезом. Тобто вона може утворюватися процесами, які впливають на гірські породи через час, і насправді це можна зробити при низьких температурах і без глибокого заглиблення та впливу високого тиску. Тож у цьому сенсі Ріо Тінто показує нам ще один спосіб, яким гематит у Мерідіані міг би потрапити туди. Це розширює розглянуті нами варіанти.
AM: Коли геологи говорять про такі речі, як "низька температура", вони часто означають щось інше, ніж у нас.
АК: Коли я кажу "низька температура", я говорю про температуру, яку ви і я відчуваєте щодня, кімнатну температуру. Я б здогадався, що більшість підземних вод Ріо-Тінто мають від 20 до 30 градусів Цельсія, можливо, від 70 до 80 градусів за Фаренгейтом.
AM: Чи змінюється текстура гірської породи з часом, як мінерал проходить процес діагенезу?
АК: Так. Хоча що цікаво, це те, що, хоча текстура на рівні мікроскопічного візуалізатора виразно змінюється через діагенетичну історію, більш масштабні особливості відкладення, які ви побачите, придивляючись уважно до оголення з Pancam, здаються стійкими. Таким чином, навіть незважаючи на те, що скеля переживає ці зміни, вона зберігає осадові ознаки свого утворення, що є захоплюючим. Це важливо
AB: Ви кажете, що в Ріо-Тінто ви можете побачити 2-мільйонний зріз, який показує вам діагенетичний процес у часі. Але відпливи, які побачила "Opportunity" у Мерідіані, могли скласти 2 мільярди років. Чи все-таки вони зберігатимуть корисну інформацію після цього довго?
АК: Ось хороша новина про геологію: Зокрема, щодо осадових порід більшість змін, які зазнає скеля, зазнають дуже рано у своїй історії. Якщо скеля не зазнає метаморфізму, зариваючись і піддаючись високим тискам і температурі, протягом, щонайменше, декількох мільйонів років від свого утворення вона стабілізується у форму, яку вона буде зберігати нескінченно довго.
Я працюю в своїй щоденній роботі над докембрійськими скелями на цій планеті. І я можу вам гарантувати, що коли я дивлюся на осадову скелю, яка має мільярд років, більшість змін, які зазнала ця скеля, відбулися протягом перших 200 тисяч років її життя. А потім стабілізується, і просто чекає на геолога.
AM: І у нас немає підстав вважати, що фізика поводиться по-різному на Марсі?
АК: Це те, що ми робимо для нас. Я вже казав це раніше з точки зору астробіології: Коли ви шукаєте життя за межами нашої планети, у вас немає впевненості, що біологія десь ще буде такою, як тут. Але у вас є гарна впевненість, що фізика та хімія будуть однаковими.
AM: Частина того, що робить Мерідіані цікавим, - це те, що він не схожий ні на яке інше місце на Марсі. Навіть якщо ви зможете з’ясувати історію Мерідіані, наскільки ви зможете узагальнити ці знання на Марсі в цілому?
АК: Я думаю, що це, безумовно, обмежить те, як ми думаємо про Марс як про всю планету. Можливо, що з точки зору загальної хімічної та рок-підпису Марса, Гусев виявиться кращою поверхнею Марса, що випускається зі стандартом. Тобто більша частина Марса - насправді майже весь Марс - напластається базальтом, а потім покривається дрібним пилом. І це ми бачимо у Гусєва.
Виявилося, що якщо ви позбавите сигнал гематиту від підписів поверхневих матеріалів на Мерідіані, які ми дістали з орбіти, це також буде переважно базальтом. Тож це не зовсім аномальна частина планети. Здається, вона є репрезентативною частиною планети по душі, і цей унікальний гематитовий сигнал накладається на неї.
Однією з особливостей родовища заліза Мерідіані є те, що, хоча він локальний по відношенню до всієї планети, він географічно поширений тим, що у вас є тисячі квадратних кілометрів, які дають цей підпис.
Багато людей думають, що гідротермальні процеси та процеси ґрунтових вод даватимуть лише невеликі локальні сигнали заліза, але насправді багаті гематитом шари в родовищі Ріо-Тінто проходять на кілька тисяч квадратних кілометрів. Тому що ці підземні води розкидаються шаром на широкій площі.
Тож родовища заліза "Rio Tinto" роблять кілька речей, про які слід пам’ятати в Meridiani. Вони поєднують в собі давні гідротермальні та молодші низькотемпературні процеси; їм потрібна вода; вони можуть бути шароутворюючими; і вони можуть бути широко поширеними.
Вони не є єдиним набором процесів, які могли досягти цього будь-якими способами. Я не особливо упереджуюсь на користь Ріо Тінто як кращого аналога Мерідіані, ніж будь-що інше. Я просто думаю, що, коли ми займаємося цим дослідженням, нам потрібно принаймні зберегти у своєму файлі пам'яті якомога більше різних продуктів і процесів, що стосуються заліза.
Усі різні умови осадження заліза та процеси осадження заліза, які ми бачимо на цій планеті, несуть хімічні та текстурні сигнали, які Можливість могла б виявити на Мерідіані. Ми можемо використовувати ці порівняння, щоб допомогти нам з’ясувати, як формувався гематит Мерідіані.
AM: Один з інтригуючих аспектів Ріо-Тінто як дослідницького місця полягає в тому, що, хоча вода в річці є дуже кислою, в ній живуть бактерії. Коли ви дивитесь на давні відкладення гематиту в цьому регіоні, чи бачите ви копальні бактерії?
АК: Так ти зробиш. Насправді одна з речей, яка мене приваблювала до роботи з моїми іспанськими колегами, - це не те, що сьогодні це дивне середовище. Хоча цікавитись життям довкілля навколишнього середовища сьогодні цікаво, але більшість життя - і багато того, про що можна дізнатися сьогодні про біологію - походить від звичайних організмів, що живуть у звичайних обставинах. Ось де 99 відсотків різноманітності життя.
З іншого боку, є велике питання, яке можна задати у Rio Tinto. Ми можемо побачити процеси, які формували сьогодні родовища заліза в Ріо-Тінто; ми можемо бачити хімічні процеси; ми можемо побачити, що таке біологія в навколишньому середовищі. Але справжнє питання, про яке хочеться мати на увазі, думаючи про Мерідіані, це: що, якщо такі є, підписи цієї біології насправді зберігаються в діагенетично стійких скелях?
Одне це. Якщо вам пощастило отримати доступ до мікроскопа - це, мабуть, буде з роздільною здатністю, що перевищує те, на що ви могли сподіватися у мікроскопічного візуалізатора, - ви могли б побачити окремі мікробні нитки, які прекрасно збереглися. Тож перша добра новина полягає в тому, що діагенетично стабілізоване залізо може зберігати мікроскопічний відбиток біології.
Краща новина полягає в тому, що в цих скелях існують дві особливості біології, які зберігаються в більш текстурному рівні на рівні очного яблука.
Одне полягає в тому, що іноді у вас утворюються маленькі бульбашки через виділення газу від метаболізму. А деякі з них фактично перекриваються залізними мінералами і їх можна зберегти за допомогою діагенезу. І це майже все вірно через більшість осадових порід, які ми знаходимо в геологічному стовпчику. Ви можете отримати збережені газові простори, і ці газові простори незмінно пов'язані з біологічним виробництвом газів.
AM: Як незмінно?
АК: За нашим досвідом на Землі, це майже 100 відсотків. Що ви хочете запитати: які процеси, окрім біології, можуть спричинити гази в осаді на планеті? Це те, на чому можна робити експерименти. Я не знаю, що хтось переймається цим на планеті. Тому що, чесно кажучи, біологія настільки поширена, що це все-таки основна гра в місті. Але можна було робити експерименти.
Інша річ, яку я відчуваю ще сильніше, - це те, що багато разів там, де є мікробні популяції, вони утворюють ці прекрасні групи ниток, які просто нанизуються по поверхні. Вони майже схожі на гриву коня. Тепер чудова річ у тому, що, коли корисні копалини відкладаються в цих середовищах, вони фактично змінюються на цих нитках ниток, і ви отримуєте красиві осадові текстури, які, знову ж таки, схожі на гриву коня.
Їх можна побачити в парку Йеллоустоун, як у кремнеземних, так і в осадових карбонатах струнах. Якщо ви переходите до таких місць, як Mammoth Springs, ви можете бачити, що це відбувається сьогодні. І якщо ви походите у глибину, то можна побачити старовинні приклади того, що в скелі збереглися прекрасні підписи.
У Ріо-Тінто можна побачити відкладення заліза на цих нитках; і на 2-мільйонних терасах можна побачити ці нитчасті залізні текстури. І там, знову ж таки, я не знаю жодного іншого процесу, крім біології, яка могла б формувати їх. Отож, це справді щось, на що не слід стежити, коли ви дивитесь на осаджений скель на Марсі.
AM: І ти це міг бачити з Pancam?
АК: Якби ви взяли Pancam в Rio Tinto або Yellowstone Park, вони б вискочили на вас. Абсолютно.
AM: Якщо виявиться, що грунтовий масив на місці посадки Opportunity складається з осадових відкладень, чи означає це, що коли ці осади були закладені, навколо повинно було бути рідка вода?
АК: Ймовірно.
AM: Тож якби вони були осадовими, і Панкам побачив якусь текстуру, яка на Землі є ознакою біології, чи це означатиме, що Можливість наблизилася до пошуку доказів життя на Марсі?
АК: Це великі ifs, але це був би великий день.
Давайте повернемося до секунди, тому що ми доходимо до трохи філософії щодо того, як ти насправді шукаєш ці речі. Пару років тому НАСА розпочала кампанію фінансування, щоб по суті спробувати передбачити будь-який біологічний підпис, що може бути припущений, який може бути знайдений при будь-якому дослідженні іншої планети, щоб ми не бачили, що нам чесають голови.
Але очевидний факт полягає в тому, що ви не можете передбачити нічого, що ви можете бачити. Тож, на мій погляд, більш реалістичним сценарієм є те, що ви займаєтесь дослідженням, і якщо в ході цієї розвідки ви знайдете сигнал, який (а) не легко враховується фізикою та хімією або (б) нагадує сигнали які тісно пов'язані з біологією на Землі, тоді ви хвилюєтесь.
Що потім станеться, я можу вам гарантувати, що 100 заповзятливих вчених завітають до лабораторії і побачать, як вони взагалі зможуть змоделювати те, що бачите - не використовуючи біології. І я думаю, що це правильно. Що стосується речей, де ставки настільки високі, я думаю, що хочеться бути таким же обережним і тверезим, як ви можете бути. І, безумовно, це означає знати набагато більше про генеративну здатність фізичних та хімічних процесів до імплантації як хімічних, так і текстурних ознак у скелі, ніж ми знаємо сьогодні.
Відсутня астробіологія, ніхто не витрачав би час на це, тому що на Землі ми знаємо, що існує більша частина історії планети. Біологія є скрізь. Біологія є визначною в сигналах, які вона надає осадових порід. Тож хто збирається провести п’ять років свого часу, будучи молодим вченим, намагаючись генерувати сигнал абіологічними засобами, тісно пов'язаними з біологією? Однак ви переходите на Марс, і є набагато більше причин зробити таку річ.
AM: Якби один із моторолерів МЕР знайшов скелю, яка, здавалося б, містить свідчення марсіанської біології, чи не захоче НАСА повернутися до цього місця і повернути його додому?
АК: Будьте впевнені. Залежно від того, що ми знаходимо в Meridiani - не зачіпаючи те, що ми знаходимо, - це може зробити сайт НАСА дуже високим пріоритетом для повернення з більш досконалим обладнанням і бути дуже пріоритетним сайтом для повернення зразків; або ми можемо списати це.
У цьому вся причина такого роду поступових робіт. Мені справді подобається, що вся архітектура НАСА планує робити один крок за часом, робити кожен крок ретельно, а на другому кроці будувати те, що ви дізналися на першому кроці. Це має сенс.
AM: Я розумію, що я прошу вас спекулювати тут, але як ви думаєте, які шанси на те, що Марс колись був живим світом?
АК: Я справді не знаю Але все, що ми дізналися за останні кілька років, підказує мені, що вода на Марсі може бути епізодичною, а не стійкою. І це знижує ймовірність для біології.
Якщо вода присутня на поверхні Марсія протягом 100 років кожні 10 мільйонів років, це не дуже цікаво для біології. Якщо він присутній 10 мільйонів років, це дуже цікаво
Звичайно, ми не виявимо, що Марс був біологічною планетою. Половина мого мозку продовжує намагатися викинути відсоток, і я знаю, що це так безглуздо - я думаю, я просто не збираюся цього робити.
Але я можу вам сказати, що один із найкращих шансів, який ми збираємося отримати протягом декількох років, щоб вирішити це питання, саме тут, у покладах заліза Мерідіані.
Оригінальне джерело: Журнал з астробіології
