Obrazový kredit: ESA
Astrobiologický časopis (AM): Prvá šarža obrázkov z Meridiani Planum, ktorá ukazuje jemne vrstvené podložie, vedci veľmi nadchli. Aké sú vaše počiatočné dojmy?
Andrew Knoll (AK): Už niekoľko rokov vieme, z orbitálnych údajov, že na Marse sú vrstvené skaly, ale príležitosť nám dáva prvú šancu skutočne ísť a pracovať priamo na niektorých z týchto hornín. Pre geológov jednoducho nemôžete zdôrazniť dôležitosť toho.
Skutočnosť, že sú trochu tabulové, naznačuje, že sú to buď pomerne tenké sopečné usadeniny alebo sedimenty. A vyhliadky na sedimentárne horniny in situ na Marse, ktoré môžeme ísť hore a vypočúvať, sú podľa môjho názoru najlepší scenár.
AM: Čo ak sa ukáže, že ide o usadeniny sopečného popola? Prispeje to k menej zaujímavému scenáru?
AK: Vôbec nie. Myslím si, že jednou z veľkých otázok je: Aké sú hlavné procesy, ktoré viedli k vzniku vrstvených hornín na Marse? Nie je dôvod domnievať sa, že každá vrstvená hornina na Marse sa formovala rovnako, ako tá, ktorú sedí Príležitosť pred ňou. Ale vedieť, ako bude jedna z týchto vrstvených hornín, bude krok správnym smerom.
Budeme tiež čoskoro vedieť, či hematitový signál v Meridiani, ktorý bol zistený z obežnej dráhy, je v týchto horninách rezidentný. Pamätajte si, že dôvod, prečo sme v spoločnosti Meridiani Planum, je kvôli tomuto silnému signálu pre konkrétnu formu oxidu železa, ktorá sa nazýva hematit. Je veľmi ťažké myslieť na výrobu hematitu bez nejakej interakcie kvapalnej vody s horninami. Takže aj keď je to vulkanická hornina, pomôže to obmedziť naše myslenie o jednej z najzaujímavejších chemických anomálií na planéte.
AM: V Španielsku je rieka Rio Tinto, kde ste strávili nejaký čas výskumom. Navrhli ste, že spôsob, akým sa železné minerály v Rio Tinto v priebehu času degradovali a transformovali, by mohol objasniť, ako sa tvorí hematit v Meridiani. Môžete vysvetliť spojenie?
AK: Začnem od začiatku. Druhy myslenia, ktoré prinášame pri interpretácii železa na Marse, budú informované o našich skúsenostiach s oxidovaným železom na zemskom povrchu. Existuje veľa spôsobov, ako sa na našej planéte vytvorili ložiská železa. Je možné, že nikto z nich nebude presným analógom toho, čo sa stalo na Marse. Každý z nich by však mohol poskytnúť prehľad informácií, ktoré nám pomôžu premýšľať o Marse.
Teraz je Rio Tinto veľmi zaujímavé miesto. Nachádza sa v juhozápadnom Španielsku, asi hodinu západne od Sevilly, možno ďalšiu hodinu východne od portugalských hraníc. Rio Tinto je v skutočnosti pre ľudí v Amerike historicky zaujímavé, pretože Columbus vyplával v roku 1492 z prístavu pri ústí rieky Rio Tinto. Zaujíma sa však aj o ťažobných geológov, pretože to bola baňa aspoň od čias Rimanov.
Ťaží sa tam železná ruda. Asi pred 400 miliónmi rokov sa tieto ložiská železnej rudy vytvorili hydrotermálnymi procesmi. Železo je väčšinou vo forme sulfidu železa alebo bláznivého zlata. Je to veľmi bohatá ruda. Keď dažďová voda cez tieto usadeniny presakuje, oxiduje pyrit a vznikajú dve veci. Jedna tvorí kyselinu sírovú. Voda v rieke má pH asi 1; je to veľmi kyslé. A dva, železo sa oxiduje. Voda je teda o farbe rubínov, pretože toto železo sa prenáša.
Zaujímavé je, že ak sa pozriete na ložiská, ktoré sa dnes tvoria z Rio Tinto, väčšina železa vychádza ako minerály síranu železa, to znamená kombinácia železa, síry a kyslíka; a trochu z toho vychádza ako minerál nazývaný goetit, ktorý je železom zmiešaným s kyslíkom a trochu vodíka. Goetit je v podstate hrdza.
To nie je to, čo vidíte na Meridiani na Marse. Čo je zaujímavé na vklade Rio Tinto je, že tento proces prebieha najmenej 2 milióny rokov. A existuje rad terás, ktoré nám dávajú predstavu o tom, čo sa s týmito vkladmi stane v priebehu času.
Zistili sme, že po niekoľkých tisíc rokoch všetky síranové minerály zmizli a všetko železo sa v tomto materiáli nazýva goetit. Ale keď idete na staršie a staršie terasy, v čase, keď sa dostanete na terasy staré 2 milióny rokov, bola veľká časť tohto goethitu nahradená hematitom, minerálom na Marse. A je to dosť hrubozrnný hematit, ktorý vidíme aj na Marse.
Prvá vec, ktorú sa v Rio Tinto naučíme, je, že človek nemusí premýšľať iba o procesoch, ktoré ukladajú hrubo zrnitý hematit od začiatku. Môže sa tvoriť počas toho, čo geológovia nazývajú diagenézou. To znamená, že sa môže tvoriť procesmi, ktoré časom ovplyvňujú horniny, a to v skutočnosti môže robiť pri nízkych teplotách a bez hlbokého zakopania a vystavenia vysokému tlaku. V tomto zmysle nám Rio Tinto ukazuje ďalší spôsob, ako sa tam mohol dostať hematit v Meridiani. Rozširuje možnosti, ktoré zvažujeme.
AM: Keď geológovia hovoria veci ako „nízka teplota“, často znamenajú niečo iné, ako my ostatní.
AK: Keď poviem „nízka teplota“, hovorím o teplotách, ktoré s vami každý deň prežívam, o izbovej teplote. Myslím, že väčšina podzemných vôd z Rio Tinto je medzi 20 a 30 stupňov Celzia, možno od 70 do 80 stupňov Farenheita.
AM: Mení sa štruktúra horniny v priebehu času, keď minerál prechádza procesom diagenézy?
AK: Áno. Aj keď je zaujímavé, že zatiaľ čo textúra na úrovni toho, čo mikroskopické zobrazovacie zariadenie môže vidieť, sa v diagenetickej histórii definitívne zmení, zdá sa, že znaky ukladania vo väčšom merítku, ktoré by ste videli pri podrobnom pohľade na východiskový bod s Pancam, pretrvávajú. Takže aj keď skala prechádza týmito zmenami, zachováva si sedimentárne signály jej formovania, čo je vzrušujúce. To je dôležité.
AB: Hovoríte, že v Rio Tinto môžete vidieť plátok 2 milióny rokov, ktorý vám v priebehu času ukazuje diagenetický proces. Výkyvy, ktoré príležitosť zaznamenala v spoločnosti Meridiani, by však mohli mať 2 miliardy rokov. Zachovali by si po tejto dlhej dobe ešte nejaké užitočné informácie?
AK: Tu je dobrá správa o geológii: Najmä pre sedimentárne horniny väčšina zmien, ktorým sa hornina podrobuje, prechádza veľmi skoro vo svojej histórii. Pokiaľ sa v skale nepodarí metamorfizmus, nezachytí sa a nebude vystavený vysokým tlakom a teplotám, ustáli sa nanajvýš niekoľko miliónov rokov od vytvorenia do formy, ktorú si bude udržiavať neurčito.
Vo svojej dennej práci pracujem na prekambrických skalách na tejto planéte. A môžem vám zaručiť, že keď sa pozriem na sedimentárnu horninu, ktorá je stará miliardu rokov, väčšina zmien, ktoré táto hornina prešla, sa udiala počas prvých 200 tisíc rokov jej života. A potom sa stabilizuje a čaká len na geológa.
AM: A nemáme dôvod domnievať sa, že sa na Marse fyzika správa inak?
AK: To je to, čo pre nás máme. Už som to povedal v súvislosti s astrobiológiou: Keď hľadáte život mimo našej planéty, nemáte istotu, že biológia niekde inde bude rovnaká ako je tu. Máte však celkom dobré uistenie, že fyzika a chémia budú rovnaké.
AM: Časť zaujímavosti Meridianiho spočíva v tom, že sa nepodobá takmer žiadnemu inému miestu na Marse. Aj keď dokážete zistiť históriu Meridiani, do akej miery budete schopní tieto znalosti zovšeobecniť na Mars ako celok?
AK: Myslím, že to určite obmedzí spôsob, akým uvažujeme o Marse ako o celej planéte. Môže sa stať, že pokiaľ ide o celkový chemický a skalný podpis Marsu, Gusev sa stane lepším štandardným povrchom Marsu. To znamená, že väčšina Marsu - v skutočnosti takmer celý Mars - je pokrytá čadičom a potom pokrytá jemným prachom. A to je to, čo vidíme v Guseve.
Teraz sa ukazuje, že ak odstránite signál hematitu z podpisov povrchových materiálov v Meridiani, ktoré sme dostali z obežnej dráhy, je to hlavne čadič. Takže to nie je úplne neobvyklá časť planéty. Zdá sa, že je to reprezentatívna súčasť planéty v srdci, s touto vrstvou jedinečného hematitového signálu.
Jednou z vlastností ložiska železa Meridiani je, že hoci je lokálny vzhľadom na celú planétu, je geograficky rozšírený v tom, že tento podpis dávajú tisíce kilometrov štvorcových.
Mnoho ľudí si myslí, že hydrotermálne procesy a procesy podzemnej vody dávajú iba malé lokálne signály železa, ale vrstvy bohaté na hematit v depozite Rio Tinto majú v skutočnosti niekoľko tisíc štvorcových kilometrov. Pretože tieto podzemné vody sa rozprestierajú vo vrstve na veľkej ploche.
Takže ložiská železa Rio Tinto robia niekoľko vecí, na ktoré by sme mali pamätať v spoločnosti Meridiani. Kombinujú starodávne hydrotermálne a mladšie procesy s nízkou teplotou; potrebujú vodu; môžu byť tvorené vrstvami; a môžu byť rozšírené.
Nejde o jediný súbor procesov, ktoré by k tomu mohli akýmkoľvek spôsobom prispieť. Nie som nijako zvlášť dotknutý v prospech Rio Tinta ako lepšieho analógu s Meridiani ako čokoľvek iné. Len si myslím, že keď sa pustíme do tohto prieskumu, musíme si v pamäti uchovať aspoň toľko rôznych produktov a procesov, ktoré sa zaoberajú železom, ako len vieme.
Všetky rôzne nastavenia pre ukladanie železa a procesy ukladania železa, ktoré vidíme na tejto planéte, nesú chemické a texturálne signály, ktoré mohla príležitosť odhaliť na Meridiani. Tieto porovnania môžeme použiť na to, aby sme zistili, ako sa tvoril hematit Meridiani.
AM: Jedným z fascinujúcich aspektov výskumného centra Rio Tinto je, že hoci voda v rieke je vysoko kyslá, v nej žijú baktérie. Keď sa pozriete na staré hematitové ložiská v tomto regióne, vidíte fosílne baktérie?
AK: Áno, áno. V skutočnosti jednou z vecí, ktoré ma priťahovali k spolupráci so svojimi španielskymi kolegami, nebolo to, že je to dnes čudné prostredie. Aj keď je dnes zábavné zažiť život na environmentálnych strapcoch, väčšina života - a veľa toho, čo sa dnes môžete dozvedieť o biológii - pochádza z bežných organizmov žijúcich za bežných okolností. Tam je 99 percent rozmanitosti života.
Na druhú stranu je tu veľká otázka, ktorú si môžete položiť v Rio Tinto. Vidíme procesy, ktoré formovali ložiská železa Rio Tinto, prebiehajúce dnes; vidíme chemické procesy; vidíme, aká je biológia v prostredí. Skutočnou otázkou však je, že pri premýšľaní o Meridiani treba pamätať na tieto otázky: Čo, ak vôbec, podpisy tejto biológie sa skutočne uchovávajú v diageneticky stabilných horninách?
Jedným je to. Keby ste mali to šťastie, že máte prístup k mikroskopu - pravdepodobne by to bolo v rozlíšení nad rámec toho, na čo by ste mohli dúfať v mikroskopickom zobrazovači - mohli by ste vidieť jednotlivé mikrobiálne vlákna, ktoré boli krásne zachované. To je prvá dobrá správa, že diageneticky stabilizované železo si môže zachovať mikroskopickú stopu biológie.
Lepšou správou je, že existujú dve črty biológie, ktoré sa zachovávajú v textúrach na úrovni viac očí v týchto skalách.
Jedným z nich je to, že niekedy vznikajú malé bubliny, ktoré vznikajú v dôsledku metabolizmu plynov. A niektorí z nich sa vlastne zastrešia železnými minerálmi a môžu sa zachovať diagenézou. A to je do značnej miery pravda vďaka väčšine sedimentárnych hornín, ktoré nájdeme v geologickom stĺpci. Môžete získať zachované plynové priestory a tieto plynové priestory sú vždy spojené s biologickou produkciou plynov.
AM: Ako vždy?
AK: Podľa našich skúseností na Zemi je to takmer 100 percent. Čo by ste sa chceli opýtať: Aké procesy, iné ako biológia, môžu spôsobiť vznik plynov v sedimente na planéte? Na tom môžete experimentovať. Neviem, že sa niekto obťažoval robiť ich na tejto planéte. Úprimne povedané, biológia je tak všadeprítomná, že je to vlastne hlavná hra v meste. Pokusy sa však dajú robiť.
Ďalšou vecou, o ktorej sa ešte viac cítim, je to, že mnohokrát, kde sú mikrobiálne populácie, tvoria tieto krásne skupiny vlákien, ktoré sa práve prelínajú po povrchu. Skoro vyzerajú ako hriva koňa. Teraz je skvelé, že keď sa v týchto prostrediach ukladajú minerály, v skutočnosti nukleaujú na týchto reťazcoch vlákien a získate nádherné sedimentárne textúry, ktoré opäť vyzerajú ako hriva koňa.
Môžete ich vidieť v Yellowstonskom parku, v strieborných i kremičitých reťazcoch. Ak pôjdete na miesta, ako je Mammoth Springs, môžete to vidieť dnes. A ak sa vydáte na výlet do vnútrozemia, môžete vidieť starodávne príklady toho, že v skale sa zachovali krásne podpisy.
V Rio Tinto môžete vidieť ukladanie železa na tieto vlákna; a na 2 miliónročných terasách môžete vidieť tieto vláknité textúry železa. A opäť neviem o ničom inom, než o biológii, ktorý by ich mohol vytvoriť. Je to skutočne niečo, čím sa nemusíte pozerať, kedykoľvek sa pozeráte na zrazenú skalu na Marse.
AM: A vy ste ich mohli vidieť pomocou Pancam?
AK: Keby ste vzali Pancam do Rio Tinto alebo Yellowstone Park, skočili by na vás. Absolútne.
AM: Ak sa ukáže, že podložie na mieste vykládky je tvorené sedimentárnymi usadeninami, znamená to, že keď boli tieto sedimenty položené, musela byť okolo tekutá voda?
AK: Pravdepodobne.
AM: Takže keby boli sedimentárne a Pancam videl nejakú textúru, ktorá na Zemi ukazuje na biológiu, znamenalo by to, že príležitosť sa priblížila k nájdeniu dôkazov o živote na Marse?
AK: To sú veľké ifs, ale bol by to veľký deň.
Vráťte sa na chvíľu, pretože sa dostane k trochu filozofii o tom, ako skutočne tieto veci hľadáte. Pred niekoľkými rokmi sa NASA pustila do finančnej kampane, ktorej cieľom bolo v podstate pokúsiť sa predvídať akýkoľvek druh sugestívne biologického podpisu, ktorý by sa mohol vyskytnúť pri akomkoľvek prieskume inej planéty, aby sme neboli svedkami toho, že by sme si škrabali hlavy.
Je však zrejmé, že nemôžete očakávať nič, čo by ste videli. Myslím si teda, že realistickejší scenár je, že robíte svoje skúmanie a ak počas tohto prieskumu nájdete signál, ktorý (a) nie je ľahko vysvetlený fyzikou a chémiou alebo (b) pripomína signály ktoré úzko súvisia s biológiou na Zemi, potom vás vzrušuje.
Môžem vám však zaručiť, že 100 podnikavých vedcov pôjde do laboratória a uvidí, ako môžu, ak vôbec, simulovať to, čo vidíte - bez použitia biológie. A myslím si, že je to správne. Pokiaľ ide o veci, v ktorých je výška stávky taká vysoká, myslím si, že by niekto chcel byť k tomu taký opatrný a triezvy, ako môžete. A to určite znamená poznať oveľa viac o generatívnej schopnosti fyzikálnych a chemických procesov na implantáciu chemických aj textúrnych podpisov do skaly, ako je známe dnes.
Chýbajúca astrobiológia, nikto by nestrácal čas robením týchto vecí, pretože na Zemi vieme, že pre väčšinu histórie planéty existuje biológia. Biológia je všade. Biológia je významná v signáloch, ktoré dodáva sedimentárnym horninám. Kto teda strávi päť rokov svojho času ako mladý vedec pokusom o vytvorenie signálu abiologickými prostriedkami, ktoré úzko súvisia s biológiou? Prepnete sa však na Mars a existuje oveľa viac dôvodov, aby ste takúto vec urobili.
AM: Ak by jeden z MER roverov našiel skalu, ktorá podľa všetkého obsahovala dôkazy o martiánskej biológii, chcel by NASA ísť späť na toto miesto a priniesť ho domov?
AK: Stavíte sa. V závislosti od toho, čo nachádzame v oblasti Meridiani, nie je to na úkor toho, čo nájdeme - môže to z NASA urobiť miesto s veľmi vysokou prioritou, aby sa vrátilo so sofistikovanejším vybavením, a môže sa stať miestom s najvyššou prioritou pre návrat vzorky; alebo to môžeme odpísať.
To je celý dôvod tohto druhu prírastkovej práce. Skutočne sa mi páči celá architektúra plánu NASA ísť po jednom kroku, urobiť každý krok starostlivo a v druhom kroku stavať na tom, čo ste sa naučili v prvom kroku. To dáva zmysel.
AM: Uvedomujem si, že vás tu žiadam, aby ste špekulovali, ale aké sú podľa vás šance, že Mars bol kedysi živým svetom?
AK: Naozaj to neviem. Všetko, čo sme sa v posledných rokoch naučili, však naznačuje, že voda mohla byť na Marse skôr epizodická než trvalá. A to znižuje pravdepodobnosť biológie.
Ak je voda na marťanskom povrchu 100 rokov každých 10 miliónov rokov, nie je to pre biológiu príliš zaujímavé. Ak je prítomný 10 miliónov rokov, je to veľmi zaujímavé.
Určite nie je dané, že zistíme, že Mars bol biologická planéta. Polovica môjho mozgu sa stále snaží vyhodiť percento a viem, že je to taká nezmyselná vec - myslím, že to neurobím.
Môžem vám však povedať, že jedna z najlepších šancí, ktoré sa chystáme vyriešiť na túto otázku, je práve tu v železných ložiskách Meridiani.
Pôvodný zdroj: Astrobiology Magazine
