Billedkredit: ESA
Astrobiology Magazine (AM): Den første gruppe billeder fra Meridiani Planum, der viser fint lagbundet grund, har forskere ret begejstrede. Hvad er dine første indtryk?
Andrew Knoll (AK): Vi har kendt i flere år ud fra orbitaldata, at der er lagdelte klipper på Mars, men muligheden giver os vores første chance for rent faktisk at gå direkte på nogle af disse klipper i et udkrop. For geologer kan du bare ikke understrege vigtigheden af det.
Det faktum, at de er en slags tabelform, antyder, at de enten er temmelig tynde vulkanske aflejringer eller sedimenter. Og udsigten til at have sedimentære klipper på Mars, som vi kan gå op og forhøre, handler om et bedst tilfældet scenarie, så vidt jeg er bekymret.
ER: Hvad hvis de viser sig at være vulkaniske askeforekomster? Vil det skabe et mindre interessant scenarie?
AK: Slet ikke. Jeg tror, et af de store spørgsmål er: Hvad er de dominerende processer, der har givet anledning til lagdelte klipper på Mars? Der er ingen grund til at tro, at hver lagdelte klippe på Mars dannede sig på samme måde som dem, som muligheden sidder foran. Men at vide selv hvordan en af de dannede lagdelte klipper vil være et skridt i den rigtige retning.
Vi vil også snart vide, om hæmatit-signalet i Meridiani, der blev opdaget fra bane, findes i disse klipper. Husk, at vi er hos Meridiani Planum på grund af dette stærke signal for en bestemt form for jernoxid kaldet hæmatit. Det er meget vanskeligt at tænke på at fremstille hæmatit uden nogen interaktion med flydende vand med klipper. Så selvom det er en vulkansk klippe, vil det hjælpe med at begrænse vores tanker om en af de mest interessante kemiske anomalier på planeten.
ER: Der er en flod i Spanien, Rio Tinto, hvor du har brugt noget tid på at forske. Du har foreslået, at den måde, jernmineralerne i Rio Tinto har nedbrudt og omdannet med tiden, måske kaster lys over, hvordan hæmatitten ved Meridiani dannede sig. Kan du forklare forbindelsen?
AK: Lad mig starte i begyndelsen. Den slags tanker, vi bringer til fortolkningen af jern på Mars, vil blive informeret af vores erfaring med oxideret jern på jordoverfladen. Der er en række måder, som jernaflejringer har dannet på vores planet. Det kan være, at ingen af dem vil være en nøjagtig analog til, hvad der skete på Mars. Men hver af dem giver måske små ting, der hjælper os med at tænke på Mars.
Nu er Rio Tinto et meget interessant sted. Det er i det sydvestlige Spanien, cirka en time vest for Sevilla, måske endnu en time øst for den portugisiske grænse. Rio Tinto er faktisk af historisk interesse for mennesker i Amerika, da Columbus sejler i 1492 fra en havn ved mundingen af Rio Tinto. Men det er også interessant for minegeologer, fordi det har været en mine i det mindste siden romernes tid.
Det, der bliver udvindet der, er jernmalm. For omkring 400 millioner år siden dannede hydrotermiske processer disse jernmalmaflejringer. Stort set er jernet i form af jernsulfid eller narres guld. Det er meget rig malm. Når regnvand siver ned gennem disse aflejringer, oxiderer det pyriten, og der sker to ting. Den ene, den danner svovlsyre. Så vandet i floden har en pH på ca. 1; det er meget surt. Og to, oxideres jernet. Så vandet handler om rubinens farve på grund af dette jern, der føres rundt.
Det, der er interessant, er, at hvis man ser på aflejringerne, der dannes fra Rio Tinto i dag, kommer det meste af jernet ud som jernsulfatmineraler, det vil sige en kombination af jern, svovl og ilt; og en lille smule af det kommer ud som et mineral kaldet goethit, som er jern blandet med ilt og en smule brint. Goethite er dybest set rust.
Det er ikke, hvad du ser hos Meridiani på Mars. Men hvad der er interessant ved Rio Tinto-indskuddet er, at denne proces har fundet sted i mindst 2 millioner år. Og der er en række terrasser, der giver os en fornemmelse af, hvad der sker med disse aflejringer over tid.
Det, vi finder, er, at efter bare et par tusinde år er alle sulfatmineraler forsvundet, og alt jern er i dette materiale, der kaldes goethit. Men når du går ind i ældre og ældre terrasser, når du kommer til terrasser, der er 2 millioner år gamle, er meget af denne goethit erstattet af hæmatit, mineralet på Mars. Og det er en temmelig grovkornet hæmatit, som også er, hvad vi ser på Mars.
Så den første ting, vi lærer hos Rio Tinto, er, at man ikke behøver kun at tænke på processer, der deponerer grovkornet hæmatit fra start. Det kan dannes i løbet af hvad geologer kalder diagenese. Det vil sige, det kan dannes ved processer, der påvirker klipperne gennem tiden, og det kan faktisk gøre det ved lave temperaturer og uden at blive dybt begravet og udsat for højt tryk. Så i den forstand viser Rio Tinto os en anden måde, hvorpå hæmatitten i Meridiani kunne være kommet der. Det udvider de muligheder, vi overvejer.
ER: Når geologer siger ting som "lav temperatur", betyder de ofte noget andet end det, vi gør.
AK: Når jeg siger "lav temperatur", taler jeg om de temperaturer, som du og jeg oplever dagligt, stuetemperatur. Jeg gætter på, at de fleste af Rio Tinto-grundvandet er mellem 20 og 30 grader Celsius, måske 70 til 80 grader Farenheit.
ER: Ændrer klippens struktur over tid, når et mineral gennemgår processen med diagenese?
AK: Ja det gør. Selvom det, der er interessant, er, at selv om tekstur på niveau med det mikroskopiske billedmateriale definitivt kan se ændringer gennem diagenetisk historie, synes større skalafunktioner i afsætningen, som du ville se ved at se nøje på outcrop med Pancam, at være vedvarende. Så selvom klippen gennemgår disse ændringer, bevarer den sedimentære underskrifter af dens dannelse, hvilket er spændende. Det er vigtigt.
AB: Du siger, at du i Rio Tinto kan se en skive på 2 millioner år, der viser dig den diagenetiske proces over tid. Men de overskridelser, som muligheden har set hos Meridiani, kunne være 2 milliarder år gamle. Ville de stadig opbevare nyttige oplysninger efter det længe?
AK: Her er den gode nyhed om geologi: Især for sedimentære klipper er de fleste af de ændringer, som en klippe gennemgår, den gennemgår meget tidligt i sin historie. Medmindre en klippe gennemgår metamorfisme, bliver begravet og udsat for høje pres og temperatur, stabiliseres den inden for højst et par millioner år efter dens dannelse til en form, som den vil bibeholde på ubestemt tid.
Jeg arbejder i mit daglige job på præambambiske klipper på denne planet. Og jeg kan garantere dig, at når jeg ser på en sedimentær klippe, der er en milliard år gammel, skete de fleste af de ændringer, som denne klippe gennemgik, inden for de første 200 tusinde år af dens liv. Og så stabiliseres det og venter bare på en geolog.
ER: Og vi har ingen grund til at tro, at fysik opfører sig anderledes på Mars?
AK: Det er hvad vi har for os. Jeg har sagt dette før med hensyn til astrobiologi: Når du leder efter liv ud over vores planet, har du ingen sikkerhed for, at biologi et andet sted vil være det samme som det er her. Men du har ret god sikkerhed for, at fysik og kemi vil være den samme.
ER: En del af det, der gør Meridiani interessant, er, at det er i modsætning til næsten ethvert andet sted på Mars. Selv hvis du er i stand til at finde ud af Meridianis historie, i hvilket omfang vil du være i stand til at generalisere denne viden til Mars som helhed?
AK: Jeg tror, det helt sikkert vil begrænse den måde, vi tænker på Mars som en hel planet. Det kan være, at når det gælder den overordnede kemiske og stenunderskrift af Mars, vil Gusev vise sig at være en bedre Mars-overflade med standardudgaver. Det vil sige, at det meste af Mars - faktisk næsten hele Mars - dukker op med basalt og dækkes derefter med fint støv. Og det er hvad vi ser hos Gusev.
Nu viser det sig, at hvis du fjerner signalet om hæmatit fra underskrifterne af overfladematerialer i Meridiani, som vi er kommet fra bane, er det også hovedsageligt basalt. Så det er ikke en helt anomal del af planeten. Det ser ud til at være en repræsentativ del af planeten i hjertet med dette unikke hæmatitsignal lagt på det.
Et af funktionerne ved Meridiani-jernaflejringen er, at selvom det er lokalt med hensyn til hele planeten, er det geografisk udbredt, idet du har tusinder af kvadratkilometer, der giver denne underskrift.
Mange mennesker tror, at hydrotermiske processer og grundvandsprocesser kun vil give små lokale jernsignaler, men i virkeligheden går de hæmatitrige lag i Rio Tinto-aflejringen i flere tusinde kvadratkilometer. Fordi disse grundvand spredte sig i et lag over et bredt område.
Så Rio Tinto-jernaflejringer gør flere ting, som vi skal huske på hos Meridiani. De kombinerer gamle hydrotermiske og yngre lavtemperaturprocesser; de har brug for vand; de kan være lagdannende; og de kan være udbredte.
De er ikke det eneste sæt processer, der kunne gøre det på nogen måde. Jeg er ikke særlig fordømt til fordel for Rio Tinto som en bedre analog til Meridiani end noget andet. Jeg tror bare, at når vi går ind i denne udforskning, er vi nødt til i det mindste at opbevare vores hukommelsesfil så mange forskellige produkter og processer, der beskæftiger sig med jern, som vi kan.
Alle de forskellige indstillinger for jernaflejring og processer med jernaflejring, vi ser på denne planet, bærer kemiske og teksturelle signaler, som muligheden kunne registrere på Meridiani. Vi kan bruge disse sammenligninger til at hjælpe os med at finde ud af, hvordan Meridiani-hematiten dannede sig.
ER: Et af de spændende aspekter af Rio Tinto som forskningssted er, at selvom vandet i floden er meget surt, lever der bakterier i den. Ser du fossile bakterier, når du ser på de gamle hæmatitaflejringer i det område?
AK: Jo du gør. Faktisk var en af de ting, der tiltrakkede mig at arbejde med mine spanske kolleger, ikke, at det er et underligt miljø i dag. Selvom det er slags sjovt at være interesseret i livet på miljøet i dag, kommer det meste af livet - og meget af det, du kan lære om biologi i dag - fra almindelige organismer, der lever under almindelige omstændigheder. Det er her 99 procent af livets mangfoldighed er.
På den anden side er der et stort spørgsmål, der kan stilles ved Rio Tinto. Vi kan se de processer, der dannede Rio Tinto-jernaflejringer, der foregår i dag; vi kan se de kemiske processer; vi kan se, hvad biologi er i miljøet. Men det egentlige spørgsmål, som man ønsker at huske, når man tænker på Meridiani, er: Hvad, hvis nogen, underskrifter af denne biologi faktisk bevares i diagenetisk stabile klipper?
Det ene er det. Hvis du var heldig nok til at have adgang til et mikroskop - dette ville sandsynligvis være i en opløsning ud over, hvad du kunne håbe på fra den mikroskopiske billeddannelse - kunne du se individuelle mikrobielle filamenter, der er blevet smukt bevaret. Så det er den første gode nyhed, at diagenetisk stabiliseret jern kan bevare et mikroskopisk aftryk af biologi.
Den bedre nyhed er, at der er to funktioner i biologi, der bevares i de mere øjeæble-niveau strukturer i disse klipper.
Den ene er, at du undertiden får små bobler, som dannes på grund af gasudledning fra stofskiftet. Og nogle af dem vil faktisk tage over med jernmineraler og kan konserveres gennem diagenese. Og det er stort set sandt gennem de fleste sedimentære klipper, som vi finder i den geologiske søjle. Du kan få konserverede gasrum, og disse gasrum er altid forbundet med biologisk produktion af gasser.
ER: Hvor uvægerligt?
AK: I vores erfaring på Jorden er det stort set 100 procent. Det, du gerne vil spørge, er: Hvilke andre processer end biologi kan give anledning til gasser i et sediment på en planet? Det er noget, du kan lave eksperimenter på. Jeg ved ikke, at nogen gider at gøre dem på denne planet. Fordi ærligt talt, biologi er så gennemgribende, at det alligevel er det vigtigste spil i byen. Men man kunne udføre eksperimenterne.
Den anden ting, som jeg føler mig endnu stærkere over, er, at de mange gange, hvor der er mikrobielle populationer, danner disse smukke grupper af filamenter, der bare strækker sig ud over overfladen. De ligner næsten en manes manke. Nu er den store ting, at når mineraler afsættes i disse miljøer, kimler de faktisk på disse strenge af filamenter, og du får smukke sedimentære strukturer, der igen ligner en manes manke.
Du kan se dem i Yellowstone Park, i både kiselagtige og carbonatudfældende strenge. Hvis du rejser til steder som Mammoth Springs, kan du se det ske i dag. Og hvis du vandrer ind i baglandet, kan du se gamle eksempler på det, smukke underskrifter bevaret i klippen.
I Rio Tinto kan du se jernaflejring på disse filamenter; og i de 2 millioner år gamle terrasser kan du se disse glødende jerntekstururer. Og der ved jeg igen om ingen anden proces end biologi, der kunne danne dem. Så det er virkelig noget at holde øjet med for hver gang du ser på en bundfældet klippe på Mars.
ER: Og du kunne se disse med Pancam?
AK: Hvis du tog en Pancam til Rio Tinto eller Yellowstone Park, ville de springe ud mod dig. Absolut.
ER: Hvis det viser sig, at grundfjorden på landingsstedet Opportunity består af sedimentære aflejringer, betyder det da, at da disse sedimenter blev lagt, skulle der være flydende vand omkring?
AK: Meget sandsynligt.
ER: Så hvis de var sedimentære, og Pancam så en slags struktur, som på Jorden er tegn på biologi, ville det betyde, at muligheden var kommet tæt på at finde bevis på liv på Mars?
AK: Det er store hvis, men det ville være en stor dag.
Lad os tage backup af et sekund, fordi det får en lille smule filosofi om, hvordan du rent faktisk ser efter disse ting. For et par år siden gik NASA i gang med en finansieringskampagne for i det væsentlige at forsøge at foregribe enhver form for suggestiv biologisk signatur, der måtte findes i enhver form for udforskning af en anden planet, så vi ikke kunne ses at skrabe vores hoveder.
Men det tydelige faktum er, at du ikke kan forudse noget, du måtte se. Så hvad jeg synes er et mere realistisk scenario er, at du foretager din udforskning, og hvis du i løbet af denne udforskning finder et signal, der (a) ikke let er redegjort for af fysik og kemi eller (b) minder om signaler der er tæt forbundet med biologi på Jorden, så bliver du ophidset.
Hvad der derefter vil ske, kan jeg garantere dig, er, at 100 initiativrige forskere vil gå ind i laboratoriet og se, om de overhovedet kan simulere det, du ser - uden at bruge biologi. Og jeg tror, det er den rigtige ting at gøre. For ting, hvor indsatsen er så høj, tror jeg, man vil være så forsigtig og ædru med dette, som du kan være. Og det betyder bestemt, at man ved meget mere om den generative kapacitet ved fysiske og kemiske processer til at implantere både kemiske og strukturelle signaturer i en klippe, end vi ved om i dag.
Fraværende astrobiologi, ville ingen spilde deres tid på at gøre disse ting, fordi vi på Jorden ved, at der har været biologi i det meste af klodens historie. Biologi er overalt. Biologi er fremtrædende i de signaler, den bibringer sedimentære klipper. Så hvem skal bruge fem år af deres tid som en ung videnskabsmand på forsøg på at generere et signal med abiologiske midler, der er tæt forbundet med biologi? Dog skifter du til Mars, og der er meget flere grunde til at gøre den slags ting.
ER: Hvis en af MER-roverne fandt en klippe, der så ud til at indeholde bevis for Martian biologi, ville NASA så gerne vende tilbage til det sted og bringe det hjem?
AK: Det kan du tro. Afhængigt af hvad vi finder i Meridiani - for ikke at forudse det, vi finder - kan det muligvis gøre det til et meget højt prioriteret websted for NASA at vende tilbage med mere sofistikeret udstyr og være et meget højt prioriteret websted for prøve retur; eller vi kan måske afskrive det.
Det er hele grunden til denne slags inkrementelle arbejde. Jeg kan faktisk godt lide hele arkitekturen i NASAs plan om at gå et trin ad gangen, gøre hvert trin omhyggeligt og i trin to bygge videre på det, du lærte i trin et. Det giver mening.
ER: Jeg er klar over, at jeg beder dig om at spekulere her, men hvad tror du, er oddsene for, at Mars engang var en levende verden?
AK: Jeg ved det virkelig ikke. Men alt hvad vi har lært i de sidste par år antyder for mig, at vand måske har været episodisk snarere end vedvarende på Mars. Og det mindsker sandsynligheden for biologi.
Hvis der er vand på Marsoverfladen i 100 år hvert 10. million år, er det ikke meget interessant for biologi. Hvis den er til stede i 10 millioner år, er det meget interessant.
Det er bestemt ikke givet, at vi finder ud af, at Mars var en biologisk planet. Halvdelen af min hjerne forsøger hele tiden at smide en procentdel ud, og jeg ved, det er sådan en meningsløs ting at gøre - jeg tror, jeg vil bare ikke gøre det.
Men jeg kan fortælle jer, at en af de bedste chancer, vi får i flere år til at tackle dette spørgsmål, er lige her i jernaflejringerne i Meridiani.
Original kilde: Astrobiology Magazine
