7 Minutės
Neįprasti mineralai ir organika atrasti Jezero krateryje
NASA Perseverance marsaeigis nustatė neįprastą cheminių ir mineralinių raštų rinkinį Bright Angel formacijoje Jezero krateryje, kuris gali būti vienas iš įspūdingiausių galimų biosignatūrų Marsui iki šiol. Uolienose aptiktas organinis anglis kartu su geležimi, siera ir fosforu – jų erdvinis išsidėstymas primena mikrobiškai valdomą redoks ciklą, pastebimą Žemėje. Tokie radiniai kelia reikšmingų hipotezių apie praeities aplinkos sąlygas Marsui ir apie galimus cheminių procesų panašumus su ankstyvąja Žeme.
Bright Angel formacijos uolienos. NASA Perseverance marsaeigis įgavo šį vaizdą naudodamas dešinę Mastcam-Z kamerą. Mastcam-Z – tai dvi aukštai ant mage esančios kameros. Šis vaizdas įrašytas 2024 m. gegužės 29 d. (Sol 1164) vietos vidutiniu saulės laiku 12:40:40. Autoriai: NASA/JPL-Caltech/ASU. Nuotrauka pateikia struktūrinius sluoksnius ir smulkesnes ypatybes Bright Angel srityje, kurios padeda interpretuoti sedimentologinę istoriją ir galimus biocheminius procesus.
Laukinių sąlygų kontekstas ir analizės metodai
Bright Angel formacija yra Neretva Vallis kanalo zonoje Jezero krateryje ir daugiausia susideda iš dumblos akmenų (mudstone) bei sluoksniuotų nuosėdinių sluoksnių, susidariusių stovinčio ir tekančio vandens sąlygomis prieš milijardus metų. Tokie nuosėdiniai sluoksniai dažnai fiksuoja cheminę ir biologinę informaciją smulkiausiu mastu, todėl jie yra itin vertingi ieškant galimų biosignatūrų. Sedimentologiniai požymiai šiuose sluoksniuose leidžia atkurti senąją hidrologiją, ežerų ar kanalų ilgalaikes dinamikas ir sąlygas, kuriomis galėjo egzistuoti organinės medžiagos transformacijos procesai.
Perseverance naudojo kombinaciją instrumentų, tokių kaip SHERLOC (Raman ir fluorescencijos spektrometras) bei PIXL (rentgeno fluorescencijos mikrospindulinis prietaisas), kad žemėlapiuotų organines molekules ir smulkiojo masto mineralų pasiskirstymą. SHERLOC suteikia spektrinę informaciją apie organinius anglies junginius ir tam tikrus mineralus, tuo tarpu PIXL patikrina elementinį sudėtingumą ir leidžia kontekstualizuoti chemines koncentracijas labai mažame erdviniame mastelyje. Kartu šie instrumentai leidžia jungti molekulinius signalus su mikromineraloginėmis struktūromis, kas yra esminė informacija, kai bandoma atskirti biologinius nuo abiotinių procesų.
Roveris pasiekė Bright Angel plotą pravažiavęs kopų lauką ir apeidamas didesnius riedulius bei kliūtis. Ši zonoje dabar tiriama dėl jos unikalių geologinių savybių, siekiant geriau suprasti Marsą praeities aplinkas ir pasiruošti būsimoms žmonių misijoms. Perseverance tyrimai apima ne tik spektrometrinius matavimus, bet ir fizinių pavyzdžių surinkimą bei jų saugojimą tolimesniam pargabenimui į Žemę, kur laboratoriniai tyrimai gali suteikti daug didesnį jautrumą ir tikslesnę interpretaciją. Autoriai: NASA/JPL-Caltech.
Mineraliniai indikatoriai ir tekstūros
Mokslininkai pranešė apie smulkius gumbelius ir vadinamuosius „reakcinius frontus“ – kai kuriuos pavadino „aguonėmis“ (poppy seeds) ir „leopardo dėmėmis“ (leopard spots) – kurie yra praturtinti dvivalentės geležies fosfatu (tikėtina, vivianitu) ir geležies sulfidu (tikėtina, greigitu). Tokie mineralai Žemėje dažnai formuojasi žemoje temperatūroje vandenyse prisotintose nuosėdose, ir jie yra susiję su mikrobiniais metabolizmo procesais, kurie jungia organinio anglies oksidaciją su geležies ir sulfatų redukcija. Šių tekstūrų erdvinis ryšys su organika rodo specifines cheminių reakcijų zonas, kuriose redoks sąlygos keičiasi per labai mažą atstumą.
Vivianitas (Fe3(PO4)2·8H2O) ir greigitas (Fe3S4) – abi fazės – gali formuotis skirtingose geocheminėse nišose: vivianitas dažniausiai susidaro fosfato prisotintuose redukuotuose sedimentuose, tuo tarpu greigitas siejamas su sulfidų formavimusi ir yra dažnai randamas organiškai aktyviose, anoksiškose aplinkose. Antžeminiai pavyzdžiai iš lagūnų, pelkių ir giluminių ežerų rodo, kad tokie deriniai gali būti tiesiogiai susiję su organinių medžiagų skilimu ir mikroorganizmų vykdomais redukciniais procesais. Minėti „aguonių“ ir „dėmių“ modeliai atspindi erdvinius mikroaplinkų skirtumus – vietas, kur kolonizacija arba cheminės reakcijos buvo intensyvesnės.
SHERLOC aptiko G juostos Raman spektro požymį, kurį interpretuoja kaip organinės anglies signalą, o stipriausi signalai gauti vietoje, kurią tyrėjai pavadino „Apollo Temple“, kur vivianitas ir greigitas sutampa. Texas A&M geobiologas dr. Michael Tice, vienas iš straipsnio autorių Nature žurnale, pažymėjo, kad organikos ir redokso jautrių mineralų erdvinis sutapimas yra „labai įtikinamas“, tačiau pabrėžė, kad vien tik organinė chemija neužtikrina gyvybės įrodymo. Šioje vietoje tarpusavyje susiję spektro, elementiniai ir tekstūriniai duomenys sudaro stiprią bazę tolimesnei analizei ir suteikia prioritetą tam tikrų pavyzdžių paruošimui pargabenimui į Žemę.
Interpretacijos, įspėjimai ir tolimesni veiksmai
Tyrimas išskiria du pagrindinius scenarijus: (1) abiotinė geochemija galėjo sukurti matytus mineralinius rinkinukus be biologinės veiklos, arba (2) mikrobinę primenančios redokso ciklės įtaka prisidėjo prie mineralų formavimo šaltoje, vandeningoje aplinkoje daugiau nei prieš tris milijardus metų. Abi interpretacijos yra mokslškai pagrįstos ir reikalauja kruopščių įrodymų, kad būtų galima patikimai nuspręsti, kuri paaiškinimo versija yra teisingesnė. Tam reikalingas platesnis duomenų rinkinys, įskaitant izotopinius santykius, smulkiausią mineralogiją ir galimų mikrofosilijų paiešką.
Daugelis abiotinių sieros–geležies reakcijų reikalauja gana aukštų temperatūrų, pavyzdžiui, hidroterminėms fazėms susidaryti. Tačiau roverio surinkti duomenys nerodo įrodymų, kad šios uolienos būtų patyrusios šiluminį apdorojimą tokiu mastu. Šis faktas didina biologinės kilmės procesų galimumą, nors ir neišsprendžia to hermetiškai. Be to, erdvinis organikos ir redokso jautrių mineralų sutapimas dažnai yra ženklas to, kad vietinės sąlygos buvo stabilios ir tinkamos ilgalaikėms biogeocheminėms sąveikoms – pavyzdžiui, ežerų ar palankiai kondensuotų gruntinių vandenų zonose.
Tyrėjų komanda surinko branduolinį pavyzdį, pavadintą "Sapphire Canyon", kurį uždengė ir užsandarinę galimam pargabenimui į Žemę. Tokie užsandarinti branduoliai yra esminiai Mars Sample Return (Mars pavyzdžių pargabenimo) programos planuose, nes tik Žemės laboratorijose galima atlikti itin jautrias analizės metodikas, reikalingas aiškesniam skirtumui tarp biologinių ir ne biologinių kilmių nustatyti. Laboratoriniai metodai, kurie galėtų būti taikomi, apima aukštajam jautrumui skirtą masių spektrometriją, izotopų santykių matavimus (pvz., δ13C, δ34S), nanoSIMS, transmisinę elektrono mikroskopiją (TEM) ir skenuojančią elektronų mikroskopiją (SEM) kartu su energinės dispersijos spektrometrija (EDS) – šios kombinacijos leidžia įvertinti tiek cheminį, tiek morfologinį kontekstą mikro- ir nanomastelyje.
Be to, griežti tyrimų planai apima užterštumo kontrolę, pavyzdžių tvarkymo protokolus ir klinikinį išankstinių hipotezių testavimą: ar aptinkami izotopiniai poslinkiai, kurie sutampa su biologiniu metabolizmu, ar rastos organinės molekulės turi struktūras, būdingas biologinėms makromolekulėms, pvz., specifinės anglies grandinės ar polimerinių fragmentų. Tokie duomenys gali suteikti reikšmingą koreliaciją ar disociaciją tarp abiotiškos ir biotiškos kilmės modelių.
Išvados
Nors šie radiniai nėra galutinis įrodymas apie praeities gyvybę, Bright Angel atradimai atitinka NASA kriterijus kaip „potencialios biosignatūros“ ir suteikia prioritetą šiam regionui tų pavyzdžių, kurie galėtų būti pargabenti į Žemę, atrankai. Pargabenti pavyzdžiai iš tokių erdvių yra tiesiausias kelias išspręsti klausimą, ar Marsas kada nors hostino mikrobiškas ekosistemas, kurios išnaudojo geležies ir sieros chemiją panašiai kaip ankstyvoji Žemė.
Judėjimas link Mars Sample Return programos ir tolesnių daugiasensorių tyrimų suteiks galimybes integruoti planetologinius, geocheminius ir biologinius įrodymus. Net jei galutinis atsakymas bus, kad procesai buvo abiotiniai, tokie tyrimai išplės mūsų supratimą apie planetines chemines galimybes ir apie tai, kokias sąlygas reikia registruoti, kad būtų galima tiksliai atskirti gyvybės ženklus. Bright Angel pavyzdys stiprina, jog išsami vietos analizė, tikslingas pavyzdžių ėmimas ir aukšto lygio laboratoriniai tyrimai Žemėje yra būtini, kad galėtume patikimai interpretuoti Marsą kaip potencialiai gyvenamą pasaulį praeityje.
Galiausiai, šio tyrimo rezultatai ne tik didina mūsų žinias apie Marsą kaip planetą, bet ir pagerina metodologijas, kurių reikia ieškant gyvybės ženklų kitose kosminėse aplinkose. Integruodami geologiją, geochemiją ir biochemiją galime sukurti labiau informuotą, daugiasluoksnę strategiją biosignatūrų paieškai, o Bright Angel formacija tampa vienu iš svarbiausių pavyzdžių šioje mokslinėje trajektorijoje.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai