Mars ændrede beboelighed registreret af gamle klitmarker i Gale-krateret

At forstå, om Mars engang var i stand til at understøtte liv, har været en væsentlig drivkraft for Mars-forskningen gennem de sidste 50 år. For at tyde planetens gamle klima og beboelighed, forskere ser på stenrekorden - en fysisk registrering af ældgamle overfladeprocesser, som afspejler miljøet og det fremherskende klima på det tidspunkt, hvor stenene blev aflejret.

I et nyt blad udgivet i JGR:Planeter , forskere på NASA-JPL Mars Science Laboratory-missionen brugte Curiosity-roveren til at tilføje endnu en brik til puslespillet om Mars' gamle fortid ved at undersøge en enhed af sten i Gale-krateret.

De fandt beviser for en gammel klitmark bevaret som et lag af klipper i Gale-krateret, som ligger over klippelag, der blev aflejret i en stor sø. Klitresterne af klitfeltet er i dag kendt som Stimson-formationen.

Resultaterne hjælper videnskabsmænd med at forstå overflade- og atmosfæriske processer - såsom den retning, vinden blæste sand for at danne klitter - og potentielt hvordan Mars klima udviklede sig fra et miljø, der potentielt husede mikrobielt liv, til en ubeboelig.

Ved at se på de bevarede klippelag gennem billeder indsamlet af Curiosity-roveren, forskerne rekonstruerede formen, migrationsretning og størrelse af de store klitter, også kendt som draas, der optog den del af krateret.

Modellerne af gamle klitter, skabt af kejserlige forskere, viser, at klitter var beliggende ved siden af ​​Gale-kraterets centrale top – kendt som Mount Sharp – på en vinderoderet overflade i en vinkel på fem grader. Forskningen fandt også, at klitterne var sammensatte klitter - store klitter, som var vært for deres eget sæt af mindre klitter, som rejste i en anden retning til hovedklitten.

Hovedforfatter Dr. Steven Banham fra Imperial's Department of Earth Science and Engineering sagde:"Når vinden blæser, det transporterer sandkorn af en vis størrelse, og organiserer dem i bunker af sand, vi genkender som klitter. Disse landformer er almindelige på Jorden i sandede ørkener, såsom Sahara, det namibiske klitfelt, og de arabiske ørkener. Vindstyrken og dens ensartede retning styrer klittens form og størrelse, og beviser herpå kan bevares i klippeprotokollen.

"Hvis der er et overskud af sediment transporteret ind i en region, klitter kan klatre, når de migrerer og delvist begraver tilstødende klitter. Disse nedgravede lag indeholder en funktion kaldet 'kryds-senge,' "som kan give en indikation af klitternes størrelse, og den retning, som de migrerede. Ved at undersøge disse krydsbede, vi var i stand til at bestemme, at disse lag blev aflejret af specifikke klitter, der dannes, når konkurrerende vinde transporterer sediment i to forskellige retninger.

"Det er forbløffende, at vi ved at se på Mars-klipperne kan fastslå, at to konkurrerende vinde drev disse store klitter hen over Gale-kraterets sletter for tre og en halv milliard år siden. Dette er nogle af de første beviser, vi har for variable vindretninger - hvad enten de er sæsonbestemt eller på anden måde."

Den nederste del af Mount Sharp er sammensat af gamle søbundsedimenter. Disse sedimenter akkumulerede på søbunden, da krateret blev oversvømmet, kort efter dens dannelse for 3,8 milliarder år siden. Curiosity har brugt meget af de sidste ni år på at undersøge disse klipper for tegn på beboelighed.

Dr. Banham tilføjede:"For mere end 3,5 milliarder år siden tørrede denne sø ud, og søbundens sedimenter blev gravet op og eroderet for at danne bjerget i midten af ​​krateret - det nuværende Mount Sharp. Bjergets flanker er der, hvor vi har fundet beviser på, at en gammel klitmark blev dannet efter søen, indikerer et ekstremt tørt klima."

Imidlertid, de nye fund tyder på, at den gamle klitmark måske har været mindre nærende for livet end tidligere antaget. Dr. Banham sagde:"Den enorme flade af klitmarken ville ikke have været et særligt gæstfrit sted for mikrober at leve, og den efterladte optegnelse ville sjældent bevare beviser på liv, hvis der var nogen.

"Dette ørkensand repræsenterer et øjebliksbillede af tiden i Gale-krateret, og vi ved, at klitmarken blev forudgået af søer - men vi ved ikke, hvad der ligger over ørkensandstenene længere oppe på Mount Sharp. Det kunne være flere lag aflejret under tørre forhold, eller det kan være aflejringer forbundet med mere fugtigt klima. Vi må vente og se."

Rovers på Mars giver forskere mulighed for at udforske planeten i detaljer som aldrig før. Dr. Banham tilføjede:"Selvom geologer har læst sten på Jorden i 200 år, det er først i det sidste årti eller deromkring, at vi har været i stand til at læse Mars-klipper med samme detaljeringsgrad, som vi gør på Jorden."

Forskerne fortsætter med at undersøge sten fundet af Curiosity og fokuserer nu på vindmønstrene registreret af klitter længere oppe på Mount Sharp. Dr. Banham sagde:"Vi er interesserede i at se, hvordan klitterne afspejler det bredere klima på Mars, dens skiftende årstider, og langsigtede ændringer i vindretningen. Ultimativt, alt dette relaterer sig til det store drivende spørgsmål:at opdage, om der nogensinde er opstået liv på Mars."

Et internationalt hold ledet af Imperial har fundet beviser for ældgamle klitter på Mars, der kunne hjælpe med at forklare ældgamle overfladeforhold.

At forstå, om Mars engang var i stand til at understøtte liv, har været en væsentlig drivkraft for Mars-forskningen gennem de sidste 50 år. For at tyde planetens gamle klima og beboelighed, forskere ser på stenrekorden - en fysisk registrering af ældgamle overfladeprocesser, som afspejler miljøet og det fremherskende klima på det tidspunkt, hvor stenene blev aflejret.

I et nyt blad udgivet i JGR:Planeter , forskere på NASA-JPL Mars Science Laboratory-missionen brugte Curiosity-roveren til at tilføje endnu en brik til puslespillet om Mars' gamle fortid ved at undersøge en enhed af sten i Gale-krateret.

De fandt beviser for en gammel klitmark bevaret som et lag af klipper i Gale-krateret, som ligger over klippelag, der blev aflejret i en stor sø. Klitresterne af klitfeltet er i dag kendt som Stimson-formationen.

Resultaterne vil hjælpe videnskabsmænd med at forstå overflade- og atmosfæriske processer - såsom den retning, vinden blæste sand for at danne klitter - og potentielt hvordan Mars klima udviklede sig fra et miljø, der potentielt husede mikrobielt liv, til en ubeboelig.

Ved at studere de bevarede klippelag i billeder indsamlet af Curiosity, forskerne rekonstruerede formen, migrationsretning og størrelse af de store klitter, også kendt som draas, der optog den del af krateret.

Modellerne af gamle klitter, skabt af kejserlige forskere, viser, at klitter var beliggende ved siden af ​​Gale-kraterets centrale top – kendt som Mount Sharp – på en vinderoderet overflade i en vinkel på fem grader. Forskningen fandt også, at klitterne var sammensatte klitter - store klitter, som var vært for deres eget sæt af mindre klitter, som rejste i en anden retning til hovedklitten.

Hovedforfatter Dr. Steven Banham fra Imperial's Department of Earth Science and Engineering sagde:"Når vinden blæser, det transporterer sandkorn af en vis størrelse, og organiserer dem i bunker af sand, vi genkender som klitter. Disse landformer er almindelige på Jorden i sandede ørkener, såsom Sahara, det namibiske klitfelt, og de arabiske ørkener. Vindstyrken og dens ensartede retning styrer klittens form og størrelse, og beviser herpå kan bevares i klippeprotokollen.

"Hvis der er et overskud af sediment transporteret ind i en region, klitter kan klatre, når de migrerer og delvist begraver tilstødende klitter. Disse nedgravede lag indeholder en funktion kaldet 'kryds-strøelse, "som kan give en indikation af klitternes størrelse, og den retning, som de migrerede. Ved at undersøge disse krydsbede, vi var i stand til at bestemme, at disse lag blev aflejret af specifikke klitter, der dannes, når konkurrerende vinde transporterer sediment i to forskellige retninger.

"It's amazing that from looking at Martian rocks we can determine that two competing winds drove these large dunes across the plains of Gale crater three and a half billion years ago. This is some of the first evidence we have of variable wind directions—be they seasonal or otherwise."

The lower part of Mount Sharp is composed of ancient lakebed sediments. These sediments accumulated on the lakebed when the crater flooded, shortly after its formation 3.8 billion years ago. Curiosity has spent much of the last nine years investigating these rocks for signs of habitability.

Dr. Banham added:"More than 3.5 billion years ago this lake dried out, and the lake bottom sediments were exhumed and eroded to form the mountain at the center of the crater—the present-day Mount Sharp. The flanks of the mountain are where we have found evidence that an ancient dune field formed after the lake, indicating an extremely arid climate."

Inhospitable environment?

Imidlertid, the new findings suggest that the ancient dune field might have been less nurturing of life than previously thought. Dr. Banham said:"The vast expanse of the dune field wouldn't have been a particularly hospitable place for microbes to live, and the record left behind would rarely preserve evidence of life, if there was any.

"This desert sand represents a snapshot of time within Gale crater, and we know that the dune field was preceded by lakes—yet we don't know what overlies the desert sandstones further up Mount Sharp. It could be more layers deposited in arid conditions, or it could be deposits associated with more humid climates. We will have to wait and see."

Rovers on Mars are allowing researchers to explore the planet in detail like never before. Dr. Banham said:"Although geologists have been reading rocks on Earth for 200 years, it's only in the last decade or so that we've been able to read Martian rocks with the same level of detail as we do on Earth."

The researchers continue to examine rocks found by Curiosity and are now focusing on the wind patterns recorded by dunes further up Mount Sharp. Dr. Banham said:"We're interested to see how the dunes reflect the wider climate of Mars, its changing seasons, and longer-term changes in wind direction. Ultimativt, this all relates to the major driving question:to discover whether life ever arose on Mars."

The research was funded by the UK Space Agency and forms part of the preparation for the forthcoming ESA ExoMars mission to explore Mars for signs of ancient life.

"A Rock Record of Complex Aeolian Bedforms in a Hesperian Desert Landscape:The Stimson Formation as Exposed in the Murray Buttes, Gale Crater, Mars" is published in JGR:Planets .