Изображение предоставлено: ESA
Астробиологический Журнал (AM): Ученые довольно взволнованы первой партией изображений из Meridiani Planum, показывающих тонкослоистую породу. Каковы ваши первые впечатления?
Эндрю Нолл (АК): Мы знаем по орбитальным данным в течение нескольких лет, что на Марсе есть слоистые породы, но Возможность дает нам наш первый шанс на самом деле пойти и поработать непосредственно над некоторыми из этих пород в обнажении. Для геологов вы просто не можете переоценить важность этого.
Тот факт, что они являются табличными, говорит о том, что они являются либо довольно тонкими вулканическими отложениями, либо отложениями. И перспектива наличия на Марсе осадочных пород, которые мы могли бы поднять и допросить, является наилучшим сценарием, насколько мне известно.
AM: Что если они окажутся отложениями вулканического пепла? Это сделает для менее интересного сценария?
AK: Не за что. Я думаю, что один из больших вопросов заключается в том, каковы основные процессы, которые привели к образованию слоистых пород на Марсе? Нет никаких оснований полагать, что каждая слоистая скала на Марсе сформировалась так же, как и та, перед которой находится Opportunity. Но даже знать, как образовалась одна из этих слоистых пород, будет шаг в правильном направлении.
Мы также скоро узнаем, присутствует ли в этих породах гематитовый сигнал в Меридиани, который был обнаружен с орбиты. Помните, что причина, по которой мы находимся в Meridiani Planum, из-за этого сильного сигнала для конкретной формы оксида железа, называемой гематитом. Очень трудно думать о создании гематита без взаимодействия жидкой воды с камнями. Так что, даже если это вулканическая порода, это поможет ограничить наше мышление об одной из самых интересных химических аномалий на планете.
AM: В Испании есть река Рио Тинто, где вы провели некоторое время, занимаясь исследованиями. Вы предположили, что то, как минералы железа в Рио-Тинто разлагались и трансформировались с течением времени, может пролить свет на то, как образуется гематит в Меридиани. Можете ли вы объяснить связь?
AK: Позвольте мне начать с самого начала. Виды мышления, которые мы привносим в интерпретацию железа на Марсе, будут основаны на нашем опыте с окисленным железом на поверхности Земли. Есть много способов, которыми железные депозиты сформировались на нашей планете. Возможно, никто из них не станет точным аналогом того, что произошло на Марсе. Но каждый из них может дать кусочки информации, которые помогут нам думать о Марсе.
Сейчас Рио Тинто очень интересное место. Это на юго-западе Испании, примерно в часе езды к северу от Севильи, может быть, в часе езды к востоку от португальской границы. Рио-Тинто на самом деле представляет исторический интерес для людей в Америке, так как в 1492 году Колумб отплыл из порта в устье Рио-Тинто. Но это также представляет интерес для горных геологов, потому что это была шахта, по крайней мере, со времен римлян.
Там добывается железная руда. Около 400 миллионов лет назад гидротермальные процессы сформировали эти месторождения железной руды. В основном железо находится в форме сульфида железа или золота дурака. Это очень богатая руда. Когда дождевая вода просачивается через эти отложения, она окисляет пирит, и происходят две вещи. Во-первых, он образует серную кислоту. Таким образом, вода в реке имеет рН около 1; это очень кислый. И, во-вторых, железо окисляется. Таким образом, вода имеет цвет рубинов, потому что это железо носит с собой.
Что интересно, если вы посмотрите на месторождения, которые формируются в Rio Tinto сегодня, большая часть железа выходит в виде минералов сульфата железа, то есть комбинации железа, серы и кислорода; и немного его выходит в виде минерала под названием гетит, который представляет собой железо, смешанное с кислородом и небольшим количеством водорода. Гетит это в основном ржавчина.
Это не то, что вы видите в Меридиани на Марсе. Но что интересно в месторождении Rio Tinto, так это то, что этот процесс происходит уже не менее 2 миллионов лет. И есть ряд террас, которые дают нам представление о том, что происходит с этими отложениями с течением времени.
Мы обнаруживаем, что всего через несколько тысяч лет все сульфатные минералы исчезли, и все железо в этом материале называется гетит. Но по мере того, как вы переходите на все более и более старые террасы, к тому времени, когда вы переходите на террасы, возраст которых составляет 2 миллиона лет, большая часть этого гетита была заменена гематитом, минералом на Марсе. И это довольно крупнозернистый гематит, который мы также видим на Марсе.
Итак, первое, что мы узнаем в Rio Tinto, это то, что не нужно думать только о процессах, которые выделяют крупнозернистый гематит с самого начала. Это может сформироваться во время того, что геологи называют диагенезом. То есть он может образовываться в результате процессов, которые со временем влияют на горные породы, и он может это делать при низких температурах, без глубокого захоронения и воздействия высокого давления. Таким образом, в этом смысле Rio Tinto показывает нам другой способ, которым гематит в Меридиани мог попасть туда. Это расширяет возможности, которые мы рассматриваем.
AM: Когда геологи говорят такие вещи, как «низкая температура», они часто имеют в виду нечто иное, чем остальные из нас.
AK: Когда я говорю «низкая температура», я говорю о температурах, которые мы с вами испытываем ежедневно, о комнатной температуре. Я предполагаю, что большинство подземных вод Rio Tinto имеют температуру от 20 до 30 градусов по Цельсию, возможно, от 70 до 80 градусов по Фаренгейту.
AM: Меняется ли текстура породы со временем, когда минерал проходит процесс диагенеза?
AK: Да, это так. Хотя интересно то, что хотя структура на уровне того, что может видеть микроскопический сканер, определенно меняется в ходе диагенетической истории, более масштабные особенности осаждения, которые вы могли бы увидеть, присмотревшись к обнажению с Панкамом, кажутся постоянными. Таким образом, несмотря на то, что порода проходит через эти изменения, она сохраняет осадочные признаки своего образования, что является захватывающим. Это важно
АБ: Вы говорите, что в Rio Tinto вы можете увидеть срез на 2 миллиона лет, который показывает вам диагенетический процесс с течением времени. Но выходы, которые Оппортунис увидела в Меридиани, могут быть 2 миллиарда лет. Будут ли они хранить полезную информацию после этого долгого времени?
AK: Вот хорошие новости о геологии: в частности, для осадочных пород большинство изменений, которые претерпевает камень, претерпевает его очень рано в своей истории. Если камень не претерпит метаморфизма, не будет похоронен и подвергнут воздействию высоких давлений и температур, в течение не более нескольких миллионов лет после его образования он стабилизируется в форму, которую он будет сохранять в течение неопределенного времени.
Я работаю в своей повседневной работе на докембрийских скалах на этой планете. И я могу гарантировать вам, что когда я смотрю на осадочную породу, которой миллиард лет, большинство изменений, которые претерпела эта скала, произошло в течение первых 200 тысяч лет ее жизни. И тогда он стабилизируется и просто ждет геолога.
AM: И у нас нет оснований полагать, что физика ведет себя по-разному на Марсе?
AK: Вот что у нас есть. Я уже говорил об этом с точки зрения астробиологии: когда вы ищете жизнь за пределами нашей планеты, у вас нет уверенности в том, что где-то еще биология будет такой же, как здесь. Но у вас есть довольно хорошая уверенность, что физика и химия будут одинаковыми.
AM: Часть того, что делает Меридиани интересным, состоит в том, что это не похоже ни на какое другое место на Марсе. Даже если вам удастся выяснить историю Меридиани, в какой степени вы сможете обобщить эти знания на Марс в целом?
AK: Я думаю, что это определенно ограничит наше представление о Марсе в целом. Возможно, что с точки зрения общей химической и горной подписи Марса, Гусев окажется лучшей марсовой поверхностью стандартного выпуска. То есть большая часть Марса - фактически почти весь Марс - покрыта базальтом, а затем покрыта мелкой пылью. И это то, что мы видим у Гусева.
Теперь оказывается, что если вы удалите сигнал гематита из сигнатур поверхностных материалов в Меридиани, которые мы получили с орбиты, это также в основном базальт. Так что это не совсем аномальная часть планеты. Похоже, что он представляет собой типичную часть планеты в глубине души, с уникальным гематитовым сигналом, наложенным на него.
Одна из особенностей железного месторождения Меридиани заключается в том, что, хотя оно является локальным по отношению ко всей планете, оно географически широко распространено, поскольку у вас есть тысячи квадратных километров, которые дают эту подпись.
Многие люди думают, что гидротермальные процессы и процессы подземных вод будут давать только небольшие локальные сигналы железа, но на самом деле, богатые гематитом слои в месторождении Rio Tinto, простираются на несколько тысяч квадратных километров. Потому что эти подземные воды разложены в виде слоя на обширной территории.
Таким образом, месторождения железа Rio Tinto делают несколько вещей, которые мы должны помнить в Меридиани. Они сочетают в себе древние гидротермальные и более молодые низкотемпературные процессы; им нужна вода; они могут быть слоистыми; и они могут быть широко распространены.
Это не единственный набор процессов, которые могут это сделать любым способом. Я не особенно предубежден в пользу Rio Tinto как лучшего аналога Meridiani, чем все остальное. Я просто думаю, что во время этого исследования нам нужно как минимум сохранить в нашей памяти как можно больше различных продуктов и процессов, связанных с железом.
Все различные параметры отложения железа и процессов отложения железа, которые мы видим на этой планете, несут химические и текстурные сигналы, которые Возможность могла обнаружить на Меридиани. Мы можем использовать эти сравнения, чтобы помочь нам понять, как образовался гематит Меридиани.
AM: Одним из интригующих аспектов Rio Tinto как исследовательского центра является то, что, хотя вода в реке очень кислая, в ней живут бактерии. Когда вы смотрите на древние залежи гематита в этом регионе, вы видите ископаемые бактерии?
AK: Да, вы делаете. Фактически, одна из вещей, которая привлекла меня к работе с моими испанскими коллегами, заключалась не в том, что сегодня это странная среда. Несмотря на то, что сегодня интересно интересоваться жизнью на окраинах окружающей среды, большая часть жизни - и многое из того, что вы можете узнать о биологии сегодня - происходят из обычных организмов, живущих в обычных обстоятельствах. Вот где 99 процентов разнообразия жизни.
С другой стороны, есть большой вопрос, который можно задать в Rio Tinto. Мы можем видеть процессы, которые сформировали месторождения железа Rio Tinto, продолжающиеся сегодня; мы можем видеть химические процессы; мы можем видеть, что биология в окружающей среде. Но реальный вопрос, который нужно иметь в виду, думая о Меридиани, заключается в следующем: что, если таковые имеются, сигнатуры этой биологии действительно сохраняются в диагенетически устойчивых породах?
Один из них. Если вам посчастливилось получить доступ к микроскопу - это, вероятно, было бы с разрешением, превышающим то, на которое вы могли бы рассчитывать с помощью микроскопа, - вы могли бы увидеть отдельные микробные нити, которые были прекрасно сохранены. Итак, это первая хорошая новость: диагенетически стабилизированное железо может сохранять микроскопический отпечаток биологии.
Лучшей новостью является то, что есть две особенности биологии, которые сохраняются в более текстур уровня глазного яблока в этих породах.
Во-первых, из-за выделения газов в результате обмена веществ иногда образуются маленькие пузырьки. А некоторые из них будут на самом деле покрыты железными минералами и могут быть сохранены путем диагенеза. И это в значительной степени верно для большинства осадочных пород, которые мы находим в геологической колонке. Вы можете получить сохраненные газовые пространства, и эти газовые пространства неизменно связаны с биологическим производством газов.
AM: Как неизменно?
AK: По нашему опыту на Земле, это почти 100 процентов. Вы хотели бы спросить: какие процессы, помимо биологии, могут привести к образованию газов в осадке на планете? Это то, над чем вы можете проводить эксперименты. Я не знаю, что кому-то надоело делать это на этой планете. Потому что, честно говоря, биология настолько распространена, что в любом случае это главная игра в городе. Но можно было провести эксперименты.
Другая вещь, к которой я чувствую себя еще сильнее, заключается в том, что во многих случаях, когда существуют микробные популяции, они образуют эти прекрасные группы нитей, которые просто струятся по всей поверхности. Они почти похожи на гриву лошади. Самое замечательное в том, что, когда минералы откладываются в этих средах, они на самом деле зарождаются на этих нитях нитей, и вы получаете красивые осадочные текстуры, которые снова напоминают гриву лошади.
Вы можете увидеть их в Йеллоустонском парке, как в кремнистых, так и в карбонатных осадках. Если вы побываете в таких местах, как Маммот Спрингс, вы увидите, что это происходит сегодня. И если вы отправляетесь в глубь страны, вы можете увидеть древние примеры этого, красивые подписи, сохранившиеся в скале.
В Rio Tinto вы можете увидеть, как железо оседает на этих нитях; и на террасах возрастом 2 миллиона лет вы можете увидеть эти текстуры нитевидного железа. И там, опять же, я не знаю ни одного процесса, кроме биологии, который мог бы сформировать их. Так что это действительно то, на что нужно всегда смотреть, когда вы смотрите на осажденную скалу на Марсе.
AM: И вы могли видеть это с Панчамом?
AK: Если бы вы взяли Pancam в Rio Tinto или Йеллоустонский парк, они бы напали на вас. Абсолютно.
AM: Если выясняется, что коренная порода на площадке для высадки «Возможности» состоит из осадочных отложений, означает ли это, что, когда эти отложения откладывались, вокруг должна была быть жидкая вода?
AK: Скорее всего.
AM: Так что, если бы они были осадочными, и Панкам увидел какую-то текстуру, которая на Земле свидетельствует о биологии, будет ли это означать, что Возможность приблизилась к поиску доказательств жизни на Марсе?
AK: Это большие события, но это был бы большой день.
Давайте вернемся на секунду, потому что это немного касается философии о том, как вы на самом деле смотрите на эти вещи. Пару лет назад НАСА развернуло кампанию по финансированию, чтобы, по сути, попытаться предвидеть любые предположительно биологические признаки, которые могут быть обнаружены при любых исследованиях другой планеты, чтобы не было видно, что мы царапаем наши головы.
Но простой факт заключается в том, что вы не можете предвидеть ничего, что можете увидеть. Поэтому я думаю, что более реалистичный сценарий состоит в том, что вы проводите свое исследование, и если в ходе этого исследования вы обнаружите сигнал, который (а) нелегко объяснить физикой и химией или (б) напоминает сигналы которые тесно связаны с биологией на Земле, тогда вы взволнованы.
Тогда, я могу вам гарантировать, что произойдет, что 100 предприимчивых ученых зайдут в лабораторию и увидят, как, если вообще, они могут моделировать то, что вы видите - без использования биологии. И я думаю, что это правильно. Для вещей, где ставки настолько высоки, я думаю, что нужно быть настолько осторожным и трезвым, насколько это возможно. И, конечно же, это означает, что вы должны знать гораздо больше о способности генерировать физические и химические процессы для внедрения как химических, так и текстурных сигнатур в скале, чем мы знаем сегодня.
Без астробиологии никто не будет тратить свое время на эти вещи, потому что на Земле мы знаем, что на протяжении большей части истории планеты существовала биология. Биология везде. Биология преобладает в сигналах, которые она передает осадочным породам. Итак, кто собирается провести пять лет своего времени в качестве молодого ученого, пытающегося генерировать сигнал абиологическими средствами, тесно связанными с биологией? Тем не менее, вы переключаетесь на Марс, и есть много других причин для такого рода вещей.
AM: Если один из марсоходов MER обнаружит камень, в котором, по-видимому, содержатся доказательства марсианской биологии, захочет ли НАСА вернуться в это место и вернуть его домой?
AK: Вы ставите. В зависимости от того, что мы находим в Меридиани, - чтобы не наносить ущерба тому, что мы находим, - это может сделать НАСА либо местом с очень высоким приоритетом для возвращения с более сложным оборудованием, либо местом с самым высоким приоритетом для возврата образцов; или мы можем списать это.
Вот и вся причина такой дополнительной работы. Мне на самом деле нравится вся архитектура плана НАСА: шаг за шагом, каждый шаг тщательно выполнять, а на втором шаге опираться на то, что вы узнали на первом этапе. Это имеет смысл.
AM: Я понимаю, что прошу вас порассуждать здесь, но как вы думаете, какова вероятность того, что Марс когда-то был живым миром?
AK: Я действительно не знаю. Но все, что мы узнали за последние несколько лет, наводит меня на мысль, что вода могла быть эпизодической, а не постоянной на Марсе. И это снижает вероятность для биологии.
Если вода присутствует на поверхности Марса в течение 100 лет каждые 10 миллионов лет, это не очень интересно для биологии. Если он присутствует в течение 10 миллионов лет, это очень интересно.
Это, конечно, не дано, что мы обнаружим, что Марс был биологической планетой. Половина моего мозга продолжает пытаться выбросить процент, и я знаю, что это бессмысленная вещь - я думаю, что просто не буду этого делать.
Но я могу вам сказать, что один из лучших шансов, которые мы получим в течение ряда лет для решения этого вопроса, прямо здесь, на месторождениях железа в Меридиани.
Первоначальный источник: Astrobiology Magazine
