8 Minutės
Nauji uolienų sluoksnių Gale kraterio analizės rodo, kad Marsas galėjo turėti aktyvų gruntinį vandenį žymiai ilgiau, nei manyta anksčiau. Tyrėjai, iš naujo peržiūrėję Curiosity marsaeigio surinktus duomenis, nustatė, jog vėjo suformuotos smėlio kopos vėliau buvo sutvirtintos mineralais praturtintu vandeniu — procesas, rodantis ilgalaikes drėgnas sąlygas ir galimas gyvenamąsias buveines senajame Marse. Tokie rezultatai papildo kosminių misijų duomenų rinkinį ir atveria naujas perspektyvas Marso geochemijos ir hidrologijos interpretacijoms.
Evidence from lithified dunes in Gale Crater
New York University Abu Dhabi (NYUAD) mokslininkai peržiūrėjo Stimson Formation stebėjimus — tai akmenėjančių (sukietėjusių) kopų sistema, kurią ištyrinėjo NASA marsaeigis Curiosity ir kuri yra atidengta Gale kraterio šlaituose. Komanda identifikavo mineralinius tekstūras ir cheminius požymius, kuriuos geriausiai paaiškina sąveika su gruntiniu vandeniu, o ne vien tik trumpalaikiai paviršiniai potvyniai. Vienas iš ryškių ženklų yra sulfato mineralai, pavyzdžiui gipso (gypsum), kurie dažnai nusėda iš garuojančių ar cirkuliuojančių vandeninių tirpalų.
Mastcam mozaikos ir kiti in situ matavimai atskleidžia kryžminių sluoksnių smėlio akmenis (cross-bedded sandstones), kurių cementacijos modeliai atitinka vėlyvąją vandenišką diagenetinę pertvarką. Kitaip tariant, kopos, pirmiausia suformuotos vėjo (aeolinės nuosėdos), vėliau buvo perlaidinamos ir dalinai pertvarkytos požeminio vandens. Toks sekos modelis — aeolinė depozicija, po kurios seka gruntinio vandens cementacija — reiškia klimato ar požeminės hidrologijos sąlygas, kurios galėjo palaikyti skystą vandenį epizodiškai ilgesnį laiką, kartais trukusį milijonus arba dešimtis milijonų metų.
Šie geologiniai įrašai ne tik rodo vandens buvimą, bet ir suteikia informacijos apie vandens cheminį pobūdį, srautų kryptis ir sąlygas, kuriomis susidarė mineralai. Detalesnė mineraloginė analizė leidžia nustatyti, ar vanduo buvo sūrus, šarminis, jo temperatūros variacijas ir ciklinius garavimo ar cirkuliacijos procesus, kurie lemia sulfato ir gipso nusėdimą. Tokie parametrai svarbūs vertinant Marsą kaip potencialią praeities gyvenamąją aplinką ir kaip vietą, kur gali būti išlikę biosignalai.
Mastcam mozaika, vaizduojanti Stimson Formation — sluoksnius, susidarusius sąveikaujant gruntiniam vandeniui.
Methods, comparisons, and why the UAE desert matters
Tyrėjų komanda sujungė Curiosity instrumentų komplekso duomenis su žemės analogų lauko duomenimis. Jie lygino Marso stebėjimus su smėlio akmenų ir gipso nuosėdomis Jungtinių Arabų Emyratų (JAE) dykumose, kur panašios aeolinės sistemos vėliau buvo pakeistos gruntinio vandens, kylantį iš netoliese esančių aukštumų. Tuo pačiu būdu suderinus grūdelių mastelio tekstūras, cemento tipus ir sedimentines struktūras, mokslininkai sukūrė įtikinamą argumentą, kad Stimson Formation fiksuoja vėlyvąją vandeninę veiklą Marse.
Lauko palyginimai yra ypač svarbūs, nes jie leidžia patikrinti hipotezes apie mineralų formavimąsi žinomomis aplinkos sąlygomis. Žemėje gipsas susidaro, kai sulfatais praturtintas vanduo išgaruoja arba juda per nuosėdas, palikdamas kalcio sulfato dihidratinius kristalus, kurie „klijuoja" grūdus. Rasti palyginamus mineralinius rinkinius Gale krateryje patvirtina interpretaciją, kad gruntinis vanduo dalyvavo procese — o ne vien tik epizodinis paviršinis vanduo iš trumpalaikių potvynių.
Be to, tyrėjai naudojo kelių instrumentų sintezę: vizualinius vaizdus (Mastcam), spektrinius matavimus (ChemCam, APXS ir kiti), ir mineraloginius tyrimus CheMin tipo instrumentais. Šių instrumentų derinys padeda atskirti dvi pagrindines diagenetines fazes — pirminę aeolinę depoziciją ir vėlesnę chemiškai varžomą cementaciją — bei atskleisti elementų mobilumą, kuri nulemia sulfato nusėdimą ir gipsų augimą poriniuose tarpuose. Tokia integruota metodika sustiprina geocheminį ir sedimentologinį pagrindą teiginiams apie ilgalaikį gruntinio vandens aktyvumą.
Gipso kristalo pavyzdys
Implications for habitability and life detection
Jei gruntinis vanduo cirkuliavo per šias kopų sistemas ilgus laikotarpius, praeities tinkamumo gyventi (habitability) scenarijai tampa ženkliai stipresni. Žemėje sukietėję smėlingi akmenys dažnai išsaugo mikrobiines bendruomenes ir organines liekanas. Mikrobai gali sujungti nuosėdas ir skatinti mineralų nusėdimą, palikdami mikrostruktūras ir cheminius ženklus, kurie gali išlikti geologiniu mastu ilgai. NYUAD komanda teigia, kad panašus konservacijos potencialas galėjo egzistuoti Gale kraterio akmenėjančiose kopose, todėl šios vietovės taptų prioritetinėmis tikslais ieškant gyvybės ženklų.
Tyrimai taip pat keičia laiko juostas, susijusias su Marso perėjimu iš šiltesnio, drėgnesnio pasaulio į šiandieninį šaltą ir sausą planetą. Vietoje greitos habitable sąlygų pabaigos prieš maždaug 4 milijardus metų, Gale kraterio įrašai rodo epizodinius arba tęstinius požeminius gyvenamumo langus, tęstus vėlesniuose planetos istorijos tarpsniuose. Tai atveria naujus klausimus apie tai, kada ir kur ieškoti biosignatūrų — ypač giliau esančiuose sluoksniuose ir cementuotose nuosėdose, kur organika gali būti geriau apsaugota nuo radiacijos ir oksidacinių procesų.
Papildomai, gipso ir kitų sulfato fazių radiniai gali būti reikšmingi, nes šie mineralai modifikuoja mikroaplinkas: jie gali stabilizuoti organikas cheminėmis sąlygomis, mažinančiomis oksidaciją arba leidžiančiomis organizmams išlikti kaip biomineraliniai pėdsakai. Taip pat svarbu, kad hidrogeologiniai modeliai, atspindintys ilgesnį gruntinio vandens egzistavimą, keičia prioritetus ateities misijoms: vietos su akmenėjančiomis aeolinėmis nuosėdomis, tokios kaip Stimson Formation ir Greenheugh Pediment, tampa aukšto prioritetų taškais mėginėjančioms atrasti saugomas biosignatūras.
Expert Insight
„Curiosity išsamios lauko observacijos kartu su žemės analogų tyrimais suteikia tvirtą pagrindą Marso uolienų interpretacijai", teigia dr. Elena Soto, planetos geologė (fiktyvi), kuri tiria sedimentinius įrašus Marse. „Rasti įrodymų, kad gruntinis vanduo pakeitė kopų sistemas, sustiprina teiginį, jog gyvybės tinkamos nišos išliko ilgiau, nei manyta anksčiau. Tai priminimas pažvelgti po paviršiumi — pažodžiui — ieškant praeities gyvybės ženklų."
Ekspertų komentarai taip pat pabrėžia tarpdisciplininio požiūrio svarbą: sintezė tarp planetarinės geologijos, mineralogijos, geochemijos ir astrobiologijos leidžia sukurti itin išsamią Marso istorijos rekonstrukciją. Tokie interdisciplininiai rezultatai turi tiesioginę įtaką misijų planavimui, instrumentų prioritetams ir mėginių ėmimo strategijoms, kurios yra būtinos norint patvirtinti organinių junginių ar mikrofosilijų buvimą.
Mission context and next steps
Curiosity stebėjimai gauti iš nuotolinių vaizdų, spektrometrijos ir cheminių eksperimentų, vykdytų, kai marsaeigis tyrinėjo ir mėgino uolienų atidengtas zonas Gale krateryje. Tyrimas panaudojo Mars Science Laboratory viešai prieinamą Curiosity Notebook duomenų rinkinį, kad iš naujo išanalizuotų šiuos duomenų komplektus ir integruotų juos su laboratoriniais bei lauko palyginimais. Tačiau norint galutinai patikrinti organinių molekulių ar mikroskopinių biosignatūrų buvimą, reikės būsimų misijų, turinčių gręžimo ar mėginių parvežimo galimybes.
Ateities žingsniai apima:
1) Tikslingą aikštelių pasirinkimą, kur akmenėjusios kopos ir cementuotos nuosėdos yra lengvai pasiekiamos gręžimui. 2) Gylio focalizavimą — mėginiai iš skirtingų sluoksnių gylio gali atskleisti diagenetinės evoliucijos etapų sekas. 3) Integruotus analizės protokolus, derinančius organikos ekstrakciją, izotopinius tyrimus ir aukštai rezoliucinius mikroskopinius tyrimus laboratorijose ant Žemės. 4) Palyginius eksperimentus laboratorijose, kuriuose simuliuojamos Marso cheminės sąlygos ir diagenetinės transformacijos, siekiant nustatyti, kurie biosignalai geriausiai išsilaiko cemento aplinkoje.
Tyrėjai pabrėžia, kad akmenėjančios depozicinės aplinkos — tokios kaip Stimson Formation ir netoliese esantis Greenheugh Pediment — turi būti prioritetai tolesnei eksploatacijai ir mėginių ėmimui. Smėlio akmenyse (sandstone-hosted) saugomos biosignatūros yra vienos iš patvariausių Žemėje; jei panašus išsaugojimo mechanizmas vyko ir Marse, šios uolienos galėtų saugoti vienus aiškiausių praeities mikrobinės veiklos įrašų Raudonojoje planetoje.
Conclusion
NYUAD vadovaujamas tyrimas prisideda prie vis didėjančio įrodymų kiekio, kad Marso gyvenamumo langas galėjo būti platesnis ir sudėtingesnis nei paprasta ankstyvoji atšalimo hipotezė. Pripažinus gruntinio vandens vaidmenį cementuojant kopų sistemas, mokslininkai įgauna naujų užuominų apie ilgai trunkančias vandenines aplinkas ir vietas, kurias verta tirti ateityje ieškant gyvybės pėdsakų Raudonojoje planetoje.
Tokie rezultatai stiprina idėją, kad Marso geologinė ir hidrologinė istorija turėtų būti vertinama kaip dinaminė ir erdviškai heterogeniška: vietovės gali turėti skirtingas, regioniškai kintančias evoliucijas, kurių rezultatas — vietinės ir laikinos habitable zonos — gali išsilaikyti ilgiau už globaliai interpretuotą klimatą. Todėl tolimesnių misijų analizė ir gerai suplanuoti mėginių ėmimai yra būtini, jei norime galutinai atsakyti į klausimą: ar Marsas iš tikrųjų buvo tinkama vieta gyvybei ilgą geologinį laikotarpį?
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą