Attēla kredīts: ESA
Žurnāls Astrobiology (AM): Pirmā Meridiani Planum attēlu sērija ar smalki slāņainu pamatiežu ir zinātnieku satraukta. Kādi ir jūsu sākotnējie iespaidi?
Endrjū Kollā (AK): Jau vairākus gadus no orbītas datiem zinām, ka uz Marsa ir slāņveida klintis, taču Opportunity dod mums pirmo iespēju faktiski doties un strādāt tieši pie dažām no šīm klintīm atsegumā. Ģeologiem jūs vienkārši nevarat pārāk uzsvērt tā nozīmi.
Fakts, ka tie ir sava veida tabulas, liek domāt, ka tie ir vai nu diezgan plāni vulkānu nogulumi, vai nogulumi. Un iespēja, ka uz Marsa atrodas in situ nogulumieži, uz kuriem mēs varam iet un pratināt, attiecas uz labākā gadījuma scenāriju, cik es uztraucos.
AM: Ko darīt, ja tie izrādās vulkānisko pelnu nogulumi? Vai tas radīs mazāk interesantu scenāriju?
AK: Nepavisam. Es domāju, ka viens no lielajiem jautājumiem ir: Kādi ir dominējošie procesi, kas Marsā ir izraisījuši slāņveida klintis? Nav pamata uzskatīt, ka katrs slānītais iezis uz Marsa veidojās tādā pašā veidā kā tas, kura priekšā sēž Opportunity. Bet pat zināt, kā izveidojās viens no šiem slāņainajiem iežiem, būs solis pareizajā virzienā.
Drīz arī mēs uzzināsim, vai hematīta signāls Meridiani, kas tika atklāts no orbītas, atrodas šajās klintīs. Atcerieties, ka iemesls, kāpēc mēs esam Meridiani Planum, ir šī spēcīgā signāla dēļ noteiktai dzelzs oksīda formai, ko sauc par hematītu. Ir ļoti grūti domāt par hematīta veidošanu bez zināma šķidrā ūdens mijiedarbības ar iežiem. Pat ja tas ir vulkānisks iezis, tas palīdzēs ierobežot mūsu domāšanu par vienu no interesantākajām ķīmiskajām anomālijām uz planētas.
AM: Spānijā ir upe Rio Tinto, kur kādu laiku esat veltījis pētījumu veikšanai. Jūs esat ierosinājis, ka veids, kā laika gaitā Rio Tinto dzelzs minerāli ir sadalījušies un pārveidoti, varētu nedaudz parādīt, kā veidojas hematīts Meridiani. Vai varat izskaidrot savienojumu?
AK: Ļaujiet man sākt sākumā. To, kādus domāšanas veidus mēs izmantojam dzelzs interpretācijai uz Marsa, noteiks mūsu pieredze ar oksidētu dzelzi uz Zemes virsmas. Dzelzs atradnes ir izveidojušās uz mūsu planētas vairākos veidos. Var būt, ka neviens no viņiem nebūs precīzs analogs tam, kas notika uz Marsa. Bet katrs no viņiem varētu sniegt sīkas ziņas, kas mums palīdzēs domāt par Marsu.
Tagad Rio Tinto ir ļoti interesanta vieta. Tas atrodas Spānijas dienvidrietumos, apmēram stundu uz rietumiem no Seviljas, varbūt vēl stundu uz austrumiem no Portugāles robežas. Rio Tinto patiesībā ir vēsturiski interesants Amerikā, jo Kolumbs 1492. gadā izbrauca no ostas pie Rio Tinto ietekas. Bet tas interesē arī kalnrūpniecības ģeologus, jo vismaz kopš romiešu laikiem tā ir bijusi mīna.
Tas, ko tur iegūst, ir dzelzs rūda. Apmēram pirms 400 miljoniem gadu hidrotermālie procesi veidoja šīs dzelzsrūdas atradnes. Pārsvarā dzelzs ir dzelzs sulfīda vai muļķa zelta formā. Tā ir ļoti bagāta rūda. Kad lietus ūdens caur šīm nogulām nokļūst lejā, tas oksidē pirītu un notiek divas lietas. Pirmkārt, tas veido sērskābi. Tātad upes ūdens pH ir aptuveni 1; tas ir ļoti skābs. Un, otrkārt, dzelzs oksidējas. Ūdens ir apmēram rubīnu krāsā, jo šis dzelzs tiek nests apkārt.
Interesanti ir tas, ka, ja paskatās uz nogulsnēm, kas šodien veidojas no Rio Tinto, lielākā daļa dzelzs izdalās kā dzelzs sulfāta minerāli, tas ir, dzelzs, sēra un skābekļa kombinācija; un nedaudz no tā iznāk kā minerāls, ko sauc par goethītu, kurš ir dzelzs sajaukts ar skābekli un mazliet ar ūdeņradi. Goetīts pamatā ir rūsa.
Tas nav tas, ko redzat Meridiani on Mars. Bet kas ir interesanti par Rio Tinto depozītu ir tas, ka šis process notiek vismaz 2 miljonus gadu. Un ir virkne terašu, kas dod mums priekšstatu par to, kas laika gaitā notiek ar šīm atradnēm.
Mēs atklājam, ka pēc dažiem tūkstošiem gadu visi sulfātu minerāli ir pazuduši, un viss dzelzs ir šajā materiālā, ko sauc par goetītu. Bet, dodoties vecākās un vecākajās terasēs, līdz brīdim, kad jūs nokļūstat terasēs, kuras ir 2 miljonus gadu vecas, lielu daļu šī goetīta ir aizstājis hematīts - minerāls uz Marsa. Un tas ir diezgan rupjgraudains hematīts, ko mēs arī redzam Marsā.
Tātad pirmais, ko mēs uzzinām Rio Tinto, ir tas, ka nav jādomā tikai par procesiem, kas nogulsnē rupji graudainus hematītus. Tas var veidoties laikā, ko ģeologi sauc par diaģenēzi. Tas ir, tas var veidoties procesos, kas laika gaitā ietekmē ieži, un tas faktiski to var izdarīt zemā temperatūrā, bez dziļas apbedīšanas un pakļaušanas augstam spiedienam. Tātad šajā ziņā Rio Tinto parāda mums vēl vienu veidu, kā Meridiani hematīts tur varēja nokļūt. Tas paplašina mūsu apsvērtās iespējas.
AM: Kad ģeologi saka tādas lietas kā “zema temperatūra”, tie bieži nozīmē kaut ko savādāku nekā pārējie mēs.
AK: Kad es saku “zema temperatūra”, es runāju par temperatūrām, kuras jūs un es ikdienā piedzīvojam, par istabas temperatūru. Es domāju, ka lielākā daļa Rio Tinto gruntsūdeņu ir no 20 līdz 30 grādiem pēc Celsija, varbūt no 70 līdz 80 grādiem pēc Fārenheita.
AM: Vai klinšu tekstūra laika gaitā mainās, minerālam pārejot cauri diaģenēzes procesam?
AK: Jā, tā ir. Kaut arī interesanti ir tas, ka, lai gan mikroskopiskā attēla uztvērēja faktiskā struktūra mainās caur diagenētisko vēsturi, lielāka apjoma nogulsnes, kuras jūs redzētu, cieši aplūkojot atsegumu ar Pancam, šķiet noturīgas. Tātad, kaut arī klints pārdzīvo šīs izmaiņas, tas saglabā nogulumiežu parakstus par tā veidošanos, kas ir aizraujoši. Tas ir svarīgi.
AB: Jūs sakāt, ka Rio Tinto jūs varat redzēt 2 miljonu gadu šķēli, kas laika gaitā parāda jums diaģenētisko procesu. Bet atsegumi, kurus Opportunity ir redzējuši Meridiani, varētu būt 2 miljardi gadu veci. Vai viņi tik ilgi saglabātu noderīgu informāciju?
AK: Šīs ir labās ziņas par ģeoloģiju: sedimentu iežu gadījumā lielākoties izmaiņas, kuras klintis iziet, tās piedzīvo ļoti agrīnā vēsturē. Ja vien klintis neveic metamorfismu, kļūstot apraktas un pakļautas lielam spiedienam un temperatūrai, tad dažu miljonu gadu laikā pēc tās veidošanās tā stabilizējas tādā formā, ka saglabāsies bezgalīgi.
Es savā ikdienas darbā strādāju pie Prekambrijas klintīm uz šīs planētas. Un es varu jums garantēt, ka, aplūkojot nogulumiežu, kas ir miljards gadu veca, lielākā daļa pārmaiņu, kuras šai ieži piedzīvoja, notika tās dzīves pirmajos 200 tūkstošos gadu. Un tad tas stabilizējas, un atliek tikai gaidīt ģeologu.
AM: Un mums nav pamata uzskatīt, ka fizika uz Marsa uzvedas atšķirīgi?
AK: Tas mums ir jādara. Es to esmu teicis jau iepriekš attiecībā uz astrobioloģiju: Kad jūs meklējat dzīvi ārpus mūsu planētas, jums nav garantijas, ka kaut kur citur bioloģija būs tāda pati kā šeit. Bet jums ir diezgan laba pārliecība, ka fizika un ķīmija būs vienādas.
AM: Daļa no tā, kas Meridiani padara interesantu, ir tas, ka tas atšķirībā no jebkuras citas vietas uz Marsa ir atšķirīgs. Pat ja jūs spējat izdomāt Meridiani vēsturi, cik lielā mērā jūs varēsit vispārināt šīs zināšanas uz Marsu kopumā?
AK: Es domāju, ka tas noteikti ierobežos to, kā mēs domājam par Marsu kā visu planētu. Iespējams, ka, runājot par Marsa vispārējo ķīmisko un iežu parakstu, Gusevs izrādīsies labāka standarta Marsa virsma. Tas ir, lielāko daļu Marsa - faktiski gandrīz visu Marsu - virsmu pārklāj ar bazaltu un pēc tam pārklāj ar smalkiem putekļiem. Un to mēs redzam Gusevā.
Tagad izrādās: ja jūs noņemat hematīta signālu no virszemes materiālu parakstiem Meridiani, ko esam ieguvuši no orbītas, tas galvenokārt ir arī bazalts. Tātad tā nav pilnīgi anomāla planētas daļa. Šķiet, ka tā ir reprezentatīva visas sirds planētas daļa, uz kuras ir uzlikts šis unikālais hematīta signāls.
Viena no Meridiani dzelzs atradnes iezīmēm ir tā, ka, lai arī tā ir lokāla attiecībā pret visu planētu, tā ir ģeogrāfiski izplatīta, jo jums ir tūkstošiem kvadrātkilometru, kas dod šo parakstu.
Daudzi cilvēki domā, ka hidrotermālie procesi un gruntsūdeņu procesi sniegs tikai nelielus vietējā dzelzs signālus, bet faktiski ar hematītiem bagāti slāņi Rio Tinto atradnē pārsniedz vairākus tūkstošus kvadrātkilometru. Tā kā šie gruntsūdeņi ir izkliedēti slānī plašā apgabalā.
Tātad Rio Tinto dzelzs atradnes dara vairākas lietas, kas mums būtu jāpatur prātā Meridiani. Tie apvieno senos hidrotermiskos un jaunākos zemas temperatūras procesus; viņiem vajadzīgs ūdens; tie var veidot slāni; un tie var būt plaši izplatīti.
Tie nav vienīgais procesu kopums, kas ar jebkādiem līdzekļiem to varētu paveikt. Es neesmu īpaši aizspriedis par labu Rio Tinto kā labākam Meridiani analogam nekā jebkam citam. Es tikai domāju, ka, iedziļinoties šajā izpētē, mums vismaz ir jāsaglabā savā atmiņā tik daudz dažādu produktu un procesu, kas saistīti ar dzelzi, cik vien mēs varam.
Visi dažādie dzelzs nogulsnēšanās iestatījumi un dzelzs nogulsnēšanās procesi, ko mēs redzam uz šīs planētas, nes ķīmiskus un teksturētiskus signālus, kurus Iespēja varētu atklāt Meridiani. Mēs varam izmantot šos salīdzinājumus, lai palīdzētu mums izdomāt, kā veidojās Meridiani hematīts.
AM: Viens no intriģējošajiem Rio Tinto kā pētījumu vietas aspektiem ir tas, ka, kaut arī upes ūdens ir ļoti skābs, tajā dzīvo baktērijas. Apskatot senās hematīta atradnes šajā reģionā, vai jūs redzat fosilās baktērijas?
AK: Jā, tu dari. Faktiski viena no lietām, kas mani piesaistīja darbam ar saviem Spānijas kolēģiem, nebija tā, ka šodien tā būtu nepāra vide. Lai arī mūsdienās ir interesanti interesēties par dzīvi pie apkārtējās vides, lielākā daļa dzīves - un liela daļa no tā, ko šodien varat uzzināt par bioloģiju - nāk no parastajiem organismiem, kas dzīvo parastos apstākļos. Tieši šeit ir 99 procenti dzīves dažādības.
No otras puses, Rio Tinto var uzdot lielu jautājumu. Mēs varam redzēt procesus, kas šodien veido Rio Tinto dzelzs atradnes; mēs varam redzēt ķīmiskos procesus; mēs varam redzēt, kāda ir bioloģija vidē. Bet patiesais jautājums, ko gribas paturēt prātā, domājot par Meridiani, ir šāds: Ko, ja vispār, šīs bioloģijas paraksti faktiski tiek saglabāti diagenētiski stabilos iežos?
Viens ir tas. Ja jums būtu paveicies ar piekļuvi mikroskopam - tas, iespējams, būtu izšķirtspējā, kas pārsniedz to, ko jūs varētu cerēt no mikroskopiskā attēla uztvērēja -, jūs varētu redzēt atsevišķus skaisti saglabājušos mikrobu pavedienus. Tā ir pirmā labā ziņa, ka ar diagenētiski stabilizētu dzelzi var saglabāt bioloģijas mikroskopisko nospiedumu.
Labākas ziņas ir tas, ka ir divas bioloģijas iezīmes, kuras saglabājas šo iežu acs ābolu līmeņa tekstūrās.
Viena ir tāda, ka dažreiz rodas maz burbuļu, jo no vielmaiņas rodas gāze. Un daži no tiem faktiski tiks pārklāti ar dzelzs minerāliem, un tos var saglabāt, izmantojot diaģenēzi. Tas ir diezgan taisnība, izmantojot vairumu nogulumiežu, ko mēs atrodam ģeoloģiskajā kolonnā. Jūs varat iegūt konservētas gāzes telpas, un šīs gāzes telpas vienmēr ir saistītas ar gāzu bioloģisko ražošanu.
AM: Cik vienmēr?
AK: Pēc mūsu pieredzes uz Zemes tas ir diezgan daudz 100 procentu. Jūs vēlaties jautāt: kādi procesi, izņemot bioloģiju, var izraisīt gāzu veidošanos planētas nogulumos? Ar to jūs varat veikt eksperimentus. Es nezinu, ka kāds uztraucas tos darīt uz šīs planētas. Jo, atklāti sakot, bioloģija ir tik izplatīta, ka jebkurā gadījumā tā ir galvenā spēle pilsētā. Bet eksperimentus varēja veikt.
Otra lieta, par kuru es jūtos vēl spēcīgāk, ir tā, ka daudzkārt, kur ir mikrobu populācijas, tās veido šīs skaistās pavedienu grupas, kas vienkārši izstiepjas pa visu virsmu. Tie gandrīz izskatās kā zirga krēpes. Lieliski ir tas, ka tad, kad minerāli tiek nogulsnēti šajās vidēs, tie faktiski kodējas uz šīm pavedienu virknēm, un jūs iegūstat skaistas nogulumiežas struktūras, kas atkal izskatās kā zirga krēpes.
Jūs varat tos redzēt Jeloustounas parkā gan silikāta, gan karbonātu izgulsnējošās virknēs. Ja dodaties uz tādām vietām kā Mammoth Springs, varat redzēt, ka tas notiek šodien. Un, ja jūs pārgājat uz iekšzemi, jūs varat redzēt senus piemērus tam, skaisti paraksti, kas saglabāti klintī.
Rio Tinto var redzēt dzelzs nogulsnēšanos uz šiem pavedieniem; un 2 miljonus gadu vecajās terasēs jūs varat redzēt šīs pavedienveidīgās dzelzs faktūras. Un tur es atkal zinu, ka nav neviena cita procesa, izņemot bioloģiju, kas varētu tos veidot. Tas tiešām ir kaut kas, kas novērš acis ikreiz, kad skatāties uz nogulsnētu klinšu uz Marsa.
AM: Un vai jūs tos varētu redzēt ar Pancam?
AK: Ja jūs aizvestu Pancam uz Rio Tinto vai Jeloustonas parku, viņi izlēktu pie jums. Pilnīgi.
AM: Ja izrādās, ka pamatlīmeni Opportunity izkraušanas vietā veido nogulšņu nogulumi, vai tas nozīmē, ka tad, kad šie nogulumi tika nolaisti, apkārt bija jābūt šķidram ūdenim?
AK: Ļoti iespējams.
AM: Tātad, ja tie būtu nogulumieži un Pancam būtu redzama kaut kāda veida tekstūra, kas uz Zemes liecina par bioloģiju, vai tas nozīmētu, ka Opportunity bija pietuvojies dzīvības pierādījumu atrašanai uz Marsa?
AK: Tie ir lieli gadījumi, bet tā būtu liela diena.
Atbalstīsim sekundi, jo tas mazliet pievēršas filozofijai par to, kā jūs patiesībā meklējat šīs lietas. Pirms pāris gadiem NASA uzsāka finansēšanas kampaņu, lai būtībā mēģinātu paredzēt jebkāda veida ierosinošu bioloģisko parakstu, kas varētu būt atrodams jebkāda veida citas planētas izpētē, lai mēs neredzētu, ka mēs skrāpējam galvas.
Bet skaidrs ir tas, ka jūs nevarat paredzēt kaut ko tādu, ko varētu redzēt. Tātad, manuprāt, reālistiskāks scenārijs ir tas, ka jūs veicat izpēti, un ja šīs izpētes laikā jūs atradīsit signālu, kuru (a) fizika un ķīmija nespēj viegli atspoguļot vai (b) atgādina signālu kas ir cieši saistīti ar bioloģiju uz Zemes, tad jūs satraukti.
Pēc tam es varu jums garantēt, ka 100 uzņēmīgi zinātnieki ieies laboratorijā un redzēs, kā viņi vispār var simulēt redzēto - neizmantojot bioloģiju. Un es domāju, ka tas ir pareizi jādara. Attiecībā uz lietām, kurās likmes ir tik augstas, es domāju, ka šajā jautājumā gribas būt tik uzmanīgiem un prātīgiem, cik jūs varat būt. Un tas, protams, nozīmē, ka mēs zinām daudz vairāk par fizikālo un ķīmisko procesu ģeneratīvajām spējām implantēt akmenī gan ķīmiskos, gan teksturiskos parakstus, nekā mēs šodien zinām.
Ja nav astrobioloģijas, neviens netērētu laiku šo darbu veikšanai, jo uz Zemes mēs zinām, ka lielākajā daļā planētas vēstures ir bijusi bioloģija. Bioloģija ir visur. Bioloģija ir ievērojama signālos, ko tā nodod nogulumiežiem. Tātad, kurš piecus gadus pavadīs kā jauns zinātnieks, mēģinot radīt signālu ar abioloģiskiem līdzekļiem, kas ir cieši saistīti ar bioloģiju? Tomēr jūs pārslēdzaties uz Marsu, un šāda veida rīcībai ir daudz vairāk iemeslu.
AM: Ja kāds no MER braucējiem atrastu iežu, kurā šķietami ir Marsa bioloģijas pierādījumi, vai NASA gribētu atgriezties šajā vietā un nogādāt to mājās?
AK: Jūs derējat. Atkarībā no tā, ko atrodam Meridiani - neskarot to, ko atrodam - tas var padarīt NASA par ļoti prioritāru vietni, lai atgrieztos ar sarežģītāku aprīkojumu, un par ļoti prioritāru vietu paraugu atgriešanai; vai arī mēs to varam norakstīt.
Tas ir viss šāda veida papildu darba iemesls. Man faktiski patīk visa NASA plāna arhitektūra iet vienu soli vienlaicīgi, katru soli veikt uzmanīgi un otrajā solī balstīties uz to, ko iemācījāties pirmajā solī. Tam ir jēga.
AM: Es saprotu, ka es tevi lūdzu spekulēt, bet kādas, jūsuprāt, ir izredzes, ka Marss kādreiz bija dzīvā pasaule?
AK: Es tiešām nezinu. Bet viss, ko esam iemācījušies pēdējos gados, man liek domāt, ka ūdens uz Marsa varētu būt bijis epizodisks, nevis noturīgs. Un tas samazina bioloģijas varbūtību.
Ja ūdens uz Marsa virsmas atrodas 100 gadus ik pēc 10 miljoniem gadu, tas nav pārāk interesanti bioloģijai. Ja tas atrodas 10 miljonus gadu, tas ir ļoti interesanti.
Tas noteikti nav uzskats, ka mēs uzzināsim, ka Marss bija bioloģiska planēta. Puse no manām smadzenēm mēģina izmest procentus, un es zinu, ka tā ir tik bezjēdzīga lieta - es domāju, ka es to vienkārši nedarīšu.
Bet es varu jums pateikt, ka viena no labākajām iespējām, ko mēs gūsim vairākus gadus, lai risinātu šo jautājumu, ir tieši šeit, Meridiani dzelzs atradnēs.
Oriģinālais avots: žurnāls Astrobiology
