8 Minutės
Jį vadina Black Beauty. Vardas tinka: tamsus, skilinėjęs meteoritas, tyliai atnešęs gabalėlį Marso per begalybę iki mūsų planetos. Tačiau kai tyrėjai naujausiais kompiuterinės tomografijos įrankiais apžvelgė nagą primenančio dydžio to paties akmens skiedinį, rezultatai nebuvo vien tik estetiški — jie perdėliojo dalį Marso vandeningos praeities vaizdinio ir atvėrė naujas interpretavimo galimybes.
Meteoritas NWA 7034, pravardžiuojamas Black Beauty.
Black Beauty — oficialiai žymimas kaip NWA 7034 — yra vienas labiausiai vertinamų Marso pavyzdžių Žemėje esančiose kolekcijose. Jis susiformavo maždaug prieš 4,48 milijardo metų ir, tikėtina, buvo išmestas iš Marso paviršiaus dėl milžiniško smūgio. Meteorite išlikę senoviniai fragmentai (klastai) yra lyg suvirinti į vieną kompaktišką masyvą, saugantys informacijos sluoksnius apie Marso geologinę istoriją. Daugelį metų mokslininkai dalijo šį kietąis liudininką ir atliko destrukcinius cheminius tyrimus, tačiau tokie metodai sunaikina nepakartojamą medžiagą. Todėl, kai neinvazinės analitikos galimybės pasistūmėjo pirmyn, smalsumas sutapo su galimybe — atsirado būdas tyrinėti meteoritus išsaugant jų vientisumą.
Kaip atlikti skenavimai ir ką jie atskleidė
Tyrėjų grupė, vadovaujama Estrid Naver iš Danijos Technikos universiteto (Technical University of Denmark), panaudojo dvi papildančias viena kitą kompiuterinės tomografijos (KT) technologijas poliruotam Black Beauty fragmentui ištirti. Pirmoji — įprastinė rentgeno (X-ray) KT — yra plačiai paplitęs skanavimo tipas, pažįstamas iš medicinos klinikų: greitas, puikiai atskleidžiantis tankesnius metalus, tokius kaip geležis ir titanas. Antroji — neutronų KT — mažiau įprasta, bet labai informatyvi technika: neutronai prasiskverbia per medžiagas skirtingai nei rentgeno spinduliai ir yra ypač jautrūs vandenilio buvimui.
Kodėl neutronai? Vandenilis dažnai slypi netikėtose vietose, ir ten, kur susikaupia vandenilis, dažnai randame vandenį arba mineralus, susiformavusius drėgnose sąlygose. Naudodami abiejų tipų tomografiją, komanda ne tik atpažino laukiamus uolienų fragmentus, vadinamus klastais, bet ir aptiko anksčiau nepakankamai įvertintą mikroskopinę populiaciją — mažyčius vandenilio turinčius geležies oksihidroksido klastus. Autoriai šias daleles žymi kaip H-Fe-ox klastus. Jos užėmė maždaug 0,4 % skenuoto tūrio — mažytę dalį pagal kosminių akmenų standartus — tačiau cheminiai skaičiavimai rodo, kad šios smulkios fazės galėtų sudaryti net iki 11 % viso mėginio vandens kiekio.
Konkrečiais skaičiais: Black Beauty bendras vandens kiekis yra maždaug 6 000 dalių per milijoną (ppm) — iš tiesų aukštas rodiklis medžiagai, kilusiai iš planetos, dabar žinomos dėl sausumo. Aptikta vandenilio turinčių mineralų koncentracija meteorite reiškia lokalizuotus, galbūt kartotinius hidratacijos įvykius ankstyvame Marse. Kitaip tariant, vietose kur formavosi H-Fe-ox klastai greičiausiai kažkada egzistavo skystas vanduo arba bent jau labai drėgnos sąlygos, kurios leido susidaryti šiems mineralams.
Metodo techninės detalės taip pat prideda patikimumo interpretacijoms. Rentgeno KT labai gerai atskiria fazes pagal tankį ir atominius skaičius, o neutroninė tomografija, veikiausiai atlikta naudojant terminius ar epi-terminius neutronus, turi didelį jautrumą vandeniliui dėl neutronų ir vandenilio branduolio tarpusavio sąveikos. Kombinuotas duomenų apdorojimas ir trimačių vaizdinių koreliacija leido tyrėjams ne tik lokalizuoti H-Fe-ox klastus, bet ir įvertinti jų dydžius, atstumus iki kitų klastų ir santykinį tūrį skaitmeniniu būdu, neardant mėginio fiziniu pjovimu ar trynimu.
Tyrimas taip pat įvertino gamtinę heterogeniškumą: H-Fe-ox klastai randami netolygiuose agregatuose, kartais susiję su plonais vėlesniais pašalinimo sluoksniais ar mikroskopinėmis krekingo zonomis, kurios galėjo palengvinti hidrotermalinių skysčių judėjimą. Tai sudėtingesnis vaizdas nei vienkartinė ir tolygi planetaudrainos hipotezė — metamorfizuojantis poveikis, lokalūs srautai arba periodiški drėgnumo epizodai galėjo formuoti šiuos mikrokomponentus.
Kodėl šios smulkios dalelės svarbios
Smulkūs dalykai — didelės pasekmės. H-Fe-ox klastų radimas Black Beauty meteorite jungia taškus tarp skirtingų Marso įrašų ir leidžia formuoti platesnį, kintantį vaizdą apie praeities vandenį Marse. Pavieniui surinkti duomenys, pavyzdžiui, Perseverance roverio, kuris Jezero krateryje rado hidratizuotus mineralus, liudija, kad skystas vanduo veikė tam tikrą laiką tam tikrose vietose. Black Beauty kilmė iš visiškai kitos Marso regiono rodo, kad hidrinimo procesai gali būti ne vienetinis reiškinys, o platesnio masto ar bent periodiškai pasikartojanti geologinė sąlyga.
Tokia interpretacija susieja kelis svarbius konceptus: mineralinę heterogeniškumą, hidrogeologinius procesus ir kraterių bei plokščių pūtimų pasekmes. Pavyzdžiui, geležies oksihidroksidai dažnai rodo oksidacines ir drėgnas formacijas; jų buvimas rodo, kad vietomis Marse veikė reaktyvūs, vandenyje turtingi aplinkos veiksniai, galintys išlaikyti chemines reakcijas ir mineralų perskirstymą.
Yra ir praktinė, laboratorinė perspektyva. Panaudotos neinvazinės technikos leidžia „peržiūrėti“ mėginius pro jų saugojimo indus — kitaip tariant, galima skenuoti mėginius, kol jie tebėra sandariai uždaryti, be rizikos užteršti ar pakeisti jų cheminę būklę. Tai ypač vertinga ruošiantis būsimoms Marso mėginių grąžinimo (Mars Sample Return) misijoms arba dirbant su retomis, mažomis gramo kiekio kolekcijomis. Mokslininkai gali prioritetizuoti ir sieti mėginius, pasirinkdami tuos, kuriuose aptinkamos įdomiausios vandenilio ar hidratacijos zonavimos, taurinti tyrimus ir išsaugoti jautriausias frakcijas vėlesnėms, destruktyvioms analizėms, kai bus prieinamos pažangesnės technologijos.
Ši strategija — ne tik taupyti medžiagą, bet ir optimizuoti žmogiškuosius ir finansinius išteklius: atidžiai parinkti mėginiai gali suteikti didžiausią mokslinę grąžą, kai destruktyvūs tyrimai tampa neišvengiami. Be to, sugebėjimas nuotoliniu būdu „atrinkti“ įdomius kandidatus suteikia galimybę dalintis preliminariais rezultatais platesnei mokslininkų bendruomenei anksčiau, nei būtų atliktos brangios ir laiką reikalaujančios analizės.
Tačiau pažadas nėra be rūpesčių. Suderinta Marso mėginių grąžinimo kampanija susiduria su finansavimo ir grafikų iššūkiais; vėlavimai reiškia, kad gali praeiti daugelis metų, kol švieži Marso mėginiai atkeliaus į Žemę pakankamais kiekiais ir įvairove, kad būtų ištirti tokiu neinvaziniu būdu. Kinijos planuojamos roboto pargabenti misijos persistengimas vis dar tebėra horizonte, o tuo tarpu Žemėje esančios Marso meteorité kolekcijos, tokios kaip Black Beauty, lieka geriausia laboratorija praktikuoti ir tobulinti neinvazinius metodus.
Ekspertų įžvalgos
"Neinvazinis vaizdavimas subrendo greičiau, nei daugelis tikėjosi," sako Dr. Leila Moretti, planetų geocheminė, nebuvo susijusi su minėtu tyrimu. "Gebėjimas žemėlapio formatu nustatyti vandenilio pasiskirstymą meteorite neardant jo pakeitė mėginių prioritetų nustatymo logiką. Tai tarsi rentgeno rega vandeniui — tik daug niuansuotesnė."
Dr. Moretti pabrėžia, kad tyrimas demonstruoja praktišką darbo eigą: "Skenuoji. Nustatai įdomias ertmes. Planuoji tikslinį, minimalų mėginių paėmimą. Toks požiūris išsaugo didžiausią mokslinę vertę ateities kartoms ir toms technikoms, kurių dar net neįsivaizduojame."
Už metodo ribų, paties radinio prasmė liesė ankstyvo Marso pasakojimą. Jei smulkūs, vandenilio turtingi klastai saugojo neproporcingai didelę meteorito vandens dalį, tai reiškia, kad planetos drėgnio istorija galėjo būti fragmentiška ir mineralogiškai daugiasluoksnė, o ne paprasta „pirmiau šlapia, vėliau sausa“ schema. Lokalizuoti pokyčiai, laikini vandens plėveliai ar požeminės telkiniai galėjo palikti mineralinius pirštų atspaudus, kuriuos dabar matome H-Fe-ox klastuose.
Praktiniai artimiausi žingsniai yra aiškūs: reikia atlikti panašius neutroninius ir rentgeno KT tyrimus per kitas Marso meteorite kolekcijas visame pasaulyje. Lyginant mineralų tekstūras, vandenilio koncentracijas ir erdvinius pasiskirstymus, bus galima patikrinti, ar Black Beauty yra išimtis, ar reprezentatyvus pavyzdys. Jei panašūs signalai pasikartos kituose meteorituose, tai reikštų, kad ankstyvasis Marsas turėjo gausias, skirtingas vandens sąlygas plačiuose regionuose.
Technologinė ar kombinacinė prieiga taip pat suteiks galimybę sukurti standarto protokolus tradicinei neinvazinei triage (atrankos) procedūrai, įskaitant skenavimo parametrų katalogus, duomenų kalibracijas ir rekomendacijas, kada ir kokiam tikslui verta taikyti destruktyvius metodus. Tokie protokolai bus ypač svarbūs, kai į Žemę atkeliaus daugiau kontroliuojamai surinktų Marso mėginių.
Kol kas Black Beauty išlieka tiek langu į praeitį, tiek įspėjimu: jis saugo gausaus senovinio vandens liudijimus, bet šiuos reliktus turime saugoti ir tirti tausojančiai. Neinvazinis vaizdavimas yra švelnus skalpelis — galingas, preciziškas ir neišvengiamas epochoje prieš kitą Marso mėginių sugrąžinimo raundą. Jis leidžia mums žvelgti giliau nei anksčiau, nepažeidžiant to, kas saugo informaciją apie planetos praeitį.
Galiausiai verta paminėti platesnį mokslo ir visuomenės kontekstą: kiekvienas meteoritas, ypač toks išskirtinis kaip Black Beauty, yra ribotas išteklius. Jų tyrimai turi derinti atsargumą ir smalsumą, o neinvaziniai metodai — rentgeno KT, neutroninė tomografija, sinchrotrinė tomografija ar kitos vaizdavimo priemonės — tampa ne tik alternatyva, bet ir būtinybe siekiant išsaugoti tą mažą, bet neįkainojamą informaciją, kuri leidžia rekonstruoti Marso aplinkos raidą ir galimus gyvybės požymius praeityje ir ateityje.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą