Credit de imagine: ESA
Revista Astrobiologie (AM): Primul lot de imagini de la Meridiani Planum, care prezintă un strat de strat fin, au oameni de știință destul de încântați. Care sunt impresiile dvs. inițiale?
Andrew Knoll (AK): De mai mulți ani, din datele orbitale, se știe că pe Marte există roci stratificate, dar Oportunitatea ne oferă prima noastră șansă de a merge efectiv și de a lucra direct la unele dintre aceste roci într-un afloriment. Pentru geologi, nu puteți să accentuați prea mult importanța.
Faptul că sunt un fel de tabel sugerează că sunt fie depozite vulcanice destul de subțiri, fie sedimente. Și perspectiva de a avea pe Marte roci sedimentare pe care să le urcăm și să le interogăm este despre cel mai bun caz, în ceea ce mă privește.
A.M: Ce se întâmplă dacă se dovedesc a fi depozite de cenușă vulcanică? Va creea asta un scenariu mai puțin interesant?
AK: Deloc. Cred că una dintre marile întrebări este: Care sunt procesele predominante care au dat naștere rocilor stratificate de pe Marte? Nu există niciun motiv să credem că fiecare piatră stratificată de pe Marte s-a format în același mod ca și cele pe care Opportunity stă în fața lor. Dar să știi chiar cum una dintre acele roci stratificate va fi un pas în direcția corectă.
De asemenea, vom ști în curând dacă semnalul de hematită din Meridiani care a fost detectat de pe orbită este rezident în acele roci. Nu uitați că motivul pentru care ne aflăm la Meridiani Planum este din cauza acestui semnal puternic pentru o anumită formă de oxid de fier numit hematit. Este foarte dificil să te gândești la a face hematit fără anumite interacțiuni de apă lichidă cu rocile. Deci, chiar dacă este o rocă vulcanică, aceasta ne va ajuta să ne restrângem gândirea despre una dintre cele mai interesante anomalii chimice de pe planetă.
A.M: Există un râu în Spania, Rio Tinto, unde petreceți ceva timp făcând cercetări. Ați sugerat că modul în care mineralele de fier de la Rio Tinto s-au degradat și s-au transformat în timp ar putea arunca o lumină asupra modului în care s-a format hematitul de la Meridiani. Poți explica conexiunea?
AK: Lasă-mă să încep la început. Tipurile de gândire pe care le aducem interpretării fierului pe Marte vor fi informate prin experiența noastră cu fierul oxidat de pe suprafața Pământului. Există o serie de moduri în care depozitele de fier s-au format pe planeta noastră. S-ar putea ca nimeni dintre ei să nu fie un analog exact pentru ceea ce s-a întâmplat pe Marte. Dar fiecare dintre ele ar putea oferi informații care ne vor ajuta să ne gândim la Marte.
Acum, Rio Tinto este un loc foarte interesant. Se află în sud-vestul Spaniei, la aproximativ o oră vest de Sevilla, poate încă o oră la est de granița portugheză. Rio Tinto este de fapt un interes istoric pentru oamenii din America, deoarece Columb a navigat în 1492 dintr-un port de la gura Rio Tinto. Dar este de asemenea interes pentru geologii minieri, deoarece a fost o mină cel puțin de pe vremea romanilor.
Ceea ce este extras acolo este minereu de fier. În urmă cu aproximativ 400 de milioane de ani, procedeele hidrotermale au format aceste zăcăminte de minereu de fier. În cea mai mare parte fierul este sub formă de sulfură de fier sau de aur prost. Este un minereu foarte bogat. Pe măsură ce apa de ploaie se percolează prin aceste depozite, oxidează piritul și se întâmplă două lucruri. Unul, formează acid sulfuric. Deci apa din râu are un pH de aproximativ 1; este foarte acid. Și, două, fierul se oxidează. Așa că apa are aproximativ culoarea rubinelor, din cauza căreia acest fier este transportat.
Ceea ce este interesant este că, dacă te uiți la depozitele care se formează din Rio Tinto astăzi, cea mai mare parte a fierului iese sub formă de minerale sulfatate de fier, adică o combinație de fier, sulf și oxigen; și un pic din acesta iese ca un mineral numit goethit, care este fier amestecat cu oxigen și un pic de hidrogen. Goethitul este practic rugina.
Nu asta vedeți la Meridiani pe Marte. Dar ceea ce este interesant în ceea ce privește depozitul de la Rio Tinto este că acest proces se desfășoară de cel puțin 2 milioane de ani. Și există o serie de terase care ne dau o idee despre ce se întâmplă cu aceste depozite în timp.
Ceea ce descoperim este că după doar câteva mii de ani, toate mineralele sulfat au dispărut și tot fierul se află în acest material numit goethit. Dar, pe măsură ce intrați pe terase mai vechi și mai vechi, în momentul în care ajungeți la terase care au o vechime de 2 milioane de ani, o mare parte din acea goetită a fost înlocuită cu hematit, mineralul de pe Marte. Și este un hematit cu granulație destul de grosier, ceea ce vedem și pe Marte.
Așadar, primul lucru pe care îl învățăm la Rio Tinto este că nu trebuie să ne gândim doar la procesele care depun hematit din boabe grosiere din start. Se poate forma în timpul ceea ce geologii numesc diageneză. Adică se poate forma prin procese care afectează rocile de-a lungul timpului și, de fapt, poate face asta la temperaturi scăzute și fără a fi îngropată profund și supusă presiunii ridicate. Deci, în acest sens, Rio Tinto ne arată un alt mod în care hematitul din Meridiani ar fi putut ajunge acolo. Extinde opțiunile pe care le luăm în considerare.
A.M: Când geologii spun lucruri ca „temperatură scăzută”, ele înseamnă adesea ceva diferit decât ceilalți dintre noi.
AK: Când spun „temperatură scăzută”, vorbesc despre temperaturile pe care tu și le experimentăm zilnic, temperatura camerei. Aș ghici că majoritatea apelor subterane Rio Tinto sunt cuprinse între 20 și 30 de grade Celsius, poate între 70 și 80 de grade Farenheit.
A.M: Textura rocii se schimbă în timp, pe măsură ce un mineral trece prin procesul de diageneză?
AK: Da, da. Deși ceea ce este interesant este că, în timp ce textura la nivelul a ceea ce poate vedea imaginea microscopică se schimbă cu siguranță în istoria diagenetică, caracteristicile de depunere pe scară mai mare pe care le-ați vedea, dacă privim cu atenție afecțiunea cu Pancam, par a fi persistente. Deci, chiar dacă stânca trece prin aceste schimbări, păstrează semnături sedimentare ale formării sale, ceea ce este interesant. Asta este important.
AB: Spuneți că la Rio Tinto puteți vedea o felie de 2 milioane de ani care vă arată procesul diagenetic în timp. Însă afecțiunile pe care Oportunitatea le-a văzut la Meridiani ar putea avea o vechime de 2 miliarde de ani. Vor mai păstra informații utile după acest timp?
AK: Iată veștile bune despre geologie: pentru rocile sedimentare, în special, majoritatea schimbărilor pe care o suferă o rocă suferă foarte devreme în istoria sa. Cu excepția cazului în care o rocă suferă metamorfism, fiind îngropată și supusă presiunilor și temperaturii ridicate, în cel mult câteva milioane de ani de la formarea ei se stabilizează într-o formă pe care o va păstra la nesfârșit.
Lucrez, în slujba mea de zi, pe rocile precambriene de pe această planetă. Și vă pot garanta că atunci când mă uit la o rocă sedimentară care are un miliard de ani, majoritatea schimbărilor prin care a suferit acea stâncă s-au întâmplat în primii 200 de mii de ani ai vieții sale. Și apoi se stabilizează și abia așteaptă un geolog.
A.M: Și nu avem niciun motiv să credem că fizica se comportă diferit pe Marte?
AK: Pentru asta ne ocupăm. Am mai spus acest lucru în termeni de astrobiologie: Când căutați viață dincolo de planeta noastră, nu aveți nicio siguranță că biologia în altă parte va fi aceeași ca și aici. Dar aveți o asigurare destul de bună că fizica și chimia vor fi la fel.
A.M: O parte din ceea ce îl face pe Meridiani interesant este că, spre deosebire de orice alt loc de pe Marte. Chiar dacă puteți descoperi istoria lui Meridiani, în ce măsură veți putea generaliza această cunoaștere pentru Marte în ansamblu?
AK: Cred că va restricționa cu siguranță modul în care gândim despre Marte ca o planetă întreagă. S-ar putea ca, în ceea ce privește semnătura generală chimică și rocă a lui Marte, Gusev să se dovedească a fi o suprafață mai bună pentru Marte. Adică, cea mai mare parte a Marte - de fapt, aproape toată Marte - este acoperită cu bazalt și apoi acoperită cu praf fin. Și asta vedem la Gusev.
Acum, se dovedește că dacă eliminați semnalul de hematit de semnăturile materialelor de suprafață din Meridiani pe care le-am obținut de pe orbită, este, de asemenea, în principal bazalt. Deci nu este o parte complet anomală a planetei. Se pare că este o parte reprezentativă a planetei din inimă, cu acest semnal unic de hematită stratificat pe ea.
Una dintre caracteristicile zăcământului de fier de la Meridiani este că, deși este local în ceea ce privește întreaga planetă, este răspândit din punct de vedere geografic prin faptul că ai mii de kilometri pătrați care dau această semnătură.
Mulți oameni cred că procesele hidrotermale și procesele de ape subterane vor oferi doar mici semnale locale de fier, dar, de fapt, straturile bogate în hematite din zăcământul Rio Tinto, merg pe câteva mii de kilometri pătrați. Deoarece aceste ape subterane se răspândesc într-un strat pe o suprafață largă.
Deci zăcămintele de fier din Rio Tinto fac mai multe lucruri pe care ar trebui să le avem în vedere la Meridiani. Acestea combină procese hidrotermale antice și mai tinere la temperaturi scăzute; au nevoie de apă; ele pot fi formate în straturi; și ele pot fi răspândite.
Acestea nu sunt singurele seturi de procese care pot face acest lucru, prin orice mijloace. Nu sunt deosebit de prejudecată în favoarea Rio Tinto, ca un analog mai bun pentru Meridiani decât orice altceva. Cred doar că, pe măsură ce mergem în această explorare, trebuie să păstrăm cel puțin în fișierul nostru de memorie cât mai multe produse și procese diferite care se ocupă de fier.
Toate setările diferite pentru depunerea fierului și procesele de depunere a fierului pe care le vedem pe această planetă poartă semnale chimice și textuale pe care Oportunitatea le-ar putea detecta pe Meridiani. Putem folosi acele comparații pentru a ne ajuta să aflăm cum s-a format hematitul Meridiani.
A.M: Unul dintre aspectele intrigante ale Rio Tinto ca site de cercetare este că, chiar dacă apa din râu este foarte acidă, există bacterii care trăiesc în ea. Când te uiți la depozitele antice de hematită din regiunea respectivă, vezi bacterii fosile?
AK: Da, da. De fapt, unul dintre lucrurile care m-au atras să lucrez cu colegii mei spanioli nu a fost că astăzi este un mediu ciudat. Deși este un fel de distracție să fii interesat de viață în limitele mediului de azi, cea mai mare parte a vieții - și o mare parte din ceea ce poți învăța despre biologie astăzi - provine de la organismele obișnuite care trăiesc în circumstanțe obișnuite. Acolo se află 99 la sută din diversitatea vieții.
Pe de altă parte, la Rio Tinto se poate pune o mare întrebare. Putem vedea procesele care au format zăcămintele de fier Rio Tinto care se desfășoară astăzi; putem vedea procesele chimice; putem vedea ce este biologia în mediu. Însă adevărata întrebare pe care cineva dorește să o țină cont atunci când ne gândim la Meridiani este: Care sunt semnăturile acelei biologii păstrate de fapt în roci stabile diagenetic?
Una este aceea. Dacă ai avea norocul să ai acces la un microscop - aceasta ar fi probabil la o rezoluție dincolo de ceea ce ai putea spera de la imagerul microscopic - ai putea vedea filamente microbiene individuale care au fost păstrate frumos. Deci, prima veste bună este că fierul stabilizat diagenetic poate păstra o amprentă microscopică a biologiei.
Vestea mai bună este că există două caracteristici ale biologiei care se păstrează în texturile mai mult la nivelul globului ocular din aceste roci.
Unul este că uneori se formează bule mici din cauza emanării gazelor din metabolism. Iar unele dintre acestea se vor acoperi cu minerale de fier și pot fi păstrate prin diageneză. Și acest lucru este destul de adevărat prin majoritatea rocilor sedimentare pe care le găsim în coloana geologică. Puteți obține spații de gaz conservate, iar acele spații de gaz sunt invariabil asociate cu producția biologică de gaze.
A.M: Cât de invariabil?
AK: În experiența noastră pe Pământ, este aproape 100 la sută. Ce vreți să întrebați este: Ce procese, altele decât biologia, pot genera gaze în interiorul unui sediment de pe o planetă? Acesta este un lucru pe care puteți face experimente. Nu știu că nu s-a deranjat nimeni să le facă pe această planetă. Pentru că, sincer, biologia este atât de perversă, încât acesta este jocul principal din oraș, oricum. Dar s-ar putea face experimentele.
Celălalt lucru, despre care mă simt și mai puternic, este că de multe ori, acolo unde există populații microbiene, formează aceste frumoase grupuri de filamente care se întind pe toată suprafața. Aproape ca arata mana unui cal. Acum, mare lucru este că, atunci când mineralele sunt depuse în aceste medii, acestea se nucleează de fapt pe aceste șiruri de filamente și veți obține texturi frumoase sedimentare care, din nou, arată ca grena unui cal.
Le puteți vedea în parcul Yellowstone, atât în șiruri silicioase, cât și cu precipitații de carbonat. Dacă mergeți în locuri precum Mammoth Springs, puteți vedea că se întâmplă astăzi. Și dacă mergeți în interiorul țării, puteți vedea exemple antice, semnături frumoase păstrate în stâncă.
În Rio Tinto, puteți vedea depunerea de fier pe aceste filamente; iar în terasele vechi de 2 milioane de ani, puteți vedea aceste texturi de fier filamentoase. Și acolo, din nou, nu știu despre niciun alt proces decât biologia care ar putea să le formeze. Așadar, acesta este cu adevărat ceva care să vă păstreze ochii de fiecare dată când priviți o piatră precipitată pe Marte.
A.M: Și ai putea să le vezi cu Pancam?
AK: Dacă ai lua un Pancam în Rio Tinto sau în Parcul Yellowstone, ar sări la tine. Absolut.
A.M: Dacă se dovedește că baza de pe locul de aterizare a Oportunității este alcătuită din depozite sedimentare, asta înseamnă că atunci când au fost depuse sedimentele, trebuie să existe apă lichidă în jur?
AK: Foarte probabil.
A.M: Deci, dacă erau sedimentare și Pancam ar fi văzut un fel de textură care pe Pământ este indicativă pentru biologie, asta ar însemna că Oportunitatea s-ar fi apropiat de găsirea unor dovezi despre viață pe Marte?
AK: Acestea sunt mari, dar ar fi o zi mare.
Revenim o secundă, pentru că ajunge la un pic de filozofie cu privire la modul în care căutați aceste lucruri. Cu câțiva ani în urmă, NASA s-a angajat într-o campanie de finanțare pentru a încerca, în esență, să anticipeze orice tip de semnătură biologic sugestivă care s-ar putea găsi în orice fel de explorare a unei alte planete, astfel încât să nu ne vedem că ne zgârie capul.
Dar este clar că nu poți anticipa nimic pe care l-ai putea vedea. Așadar, ceea ce cred că este un scenariu mai realist este că îți faci explorarea și dacă, în cursul acestei explorări, găsești un semnal care nu este (a) necuprins cu ușurință de fizică și chimie sau (b) care amintește de semnale care sunt strâns asociate cu biologia de pe Pământ, atunci te entuziasmezi.
Ceea ce se va întâmpla atunci, vă pot garanta, este că 100 de oameni de știință întreprinzători vor intra în laborator și vor vedea cum, dacă se întâmplă, pot simula ceea ce vedeți - fără a utiliza biologia. Și cred că acesta este lucrul potrivit. Pentru lucrurile în care mizele sunt atât de mari, cred că cineva dorește să fie la fel de atent și de sobru cu privire la acest lucru. Și, cu siguranță, asta înseamnă să știm mult mai multe despre capacitatea generativă a proceselor fizice și chimice de a implanta semnături chimice și texturale într-o piatră decât știm noi astăzi.
Astrobiologie absentă, nimeni nu și-ar pierde timpul făcând aceste lucruri deoarece, pe Pământ, știm că a existat o biologie pentru cea mai mare parte a istoriei planetei. Biologia este peste tot. Biologia este preeminentă în semnalele pe care le transmite rocilor sedimentare. Deci, cine va petrece cinci ani din timpul lor ca un om de știință tânăr care încearcă să genereze un semnal prin mijloace abiologice, care este strâns asociat cu biologia? Cu toate acestea, treceți la Marte și există o mulțime de motive pentru a face acest lucru.
A.M: Dacă unul dintre roverii MER ar găsi o stâncă care părea să conțină dovezi ale biologiei marțiene, NASA ar vrea să se întoarcă în acel loc și să o aducă acasă?
AK: Pariați. În funcție de ceea ce găsim în Meridiani - pentru a nu prejudicia ceea ce găsim - poate face ca fie un site cu prioritate foarte mare pentru NASA să se întoarcă cu echipamente mai sofisticate și să fie un site cu prioritate foarte mare pentru returnarea eșantionului; sau este posibil să scriem.
Acesta este motivul pentru acest tip de lucrări incrementale. Îmi place, de fapt, că întreaga arhitectură a planului NASA de a face un pas la un moment dat, de a face fiecare pas cu atenție și de la pasul doi se poate baza pe ceea ce ai învățat în primul pas. Are sens.
A.M: Îmi dau seama că îți cer să speculezi aici, dar care crezi că sunt șansele că Marte a fost cândva o lume vie?
AK: Chiar nu știu. Dar tot ceea ce am învățat în ultimii ani îmi sugerează că apa poate a fost episodică și nu persistentă pe Marte. Și asta scade probabilitatea de biologie.
Dacă apa este prezentă pe suprafața marțiană de 100 de ani la fiecare 10 milioane de ani, nu este foarte interesant pentru biologie. Dacă este prezent de 10 milioane de ani, este foarte interesant.
Cu siguranță nu este un lucru dat că vom constata că Marte era o planetă biologică. Jumătate din creierul meu încearcă să arunce un procent și știu că este un lucru atât de lipsit de sens - cred că doar nu o voi face.
Dar pot să vă spun că una dintre cele mai bune șanse pe care o vom avea de câțiva ani pentru a rezolva această întrebare este chiar aici în zăcămintele de fier din Meridiani.
Sursa originală: Revista Astrobiologie
