Mars rock-ingrediens gryderet ses som et plus for beboelighed

NASAs Curiosity-rover bestiger et lagdelt Mars-bjerg og finder beviser på, hvordan gamle søer og våde underjordiske miljøer ændrede sig, milliarder af år siden, at skabe mere forskelligartede kemiske miljøer, der påvirkede deres favorabilitet for mikrobielt liv.

hæmatit, lermineraler og bor er blandt de ingredienser, der viser sig at være mere rigelige i lag længere op ad bakke, sammenlignet med lavere, ældre lag undersøgt tidligere i missionen. Forskere diskuterer, hvad disse og andre variationer fortæller om forhold, hvorunder sedimenter oprindeligt blev aflejret, og om hvordan grundvand, der senere bevægede sig gennem de akkumulerede lag, ændrede og transporterede ingredienser.

Virkningerne af denne grundvandsbevægelse er mest tydelige i mineralske årer. Årerne opstod, hvor revner i lagene var fyldt med kemikalier, der var blevet opløst i grundvandet. Vandet med dets opløste indhold interagerede også med stenmatrixen omkring årerne, ændrer kemien både i klippen og i vandet.

"Der er så meget variation i sammensætningen i forskellige højder, vi har ramt en jackpot, sagde John Grotzinger, af Caltech i Pasadena, Californien. Han og andre medlemmer af Curiositys videnskabsteam præsenterede en opdatering om missionen tirsdag, 13. december, i San Francisco under efterårsmødet i American Geophysical Union. Når roveren undersøger højere, yngre lag, forskere er imponerede over kompleksiteten af ​​sømiljøerne, da lerholdige sedimenter blev aflejret, og også kompleksiteten af ​​grundvandsinteraktionerne efter sedimenterne blev begravet.

'Kemisk reaktor'

"Et sedimentært bassin som dette er en kemisk reaktor, " sagde Grotzinger. "Elementer bliver omarrangeret. Nye mineraler dannes og gamle opløses. Elektroner bliver omfordelt. På jorden, disse reaktioner understøtter livet."

Hvorvidt marsliv nogensinde har eksisteret, er stadig uvist. Der er ikke fundet overbevisende beviser for det. Da Curiosity landede i Mars' Gale Crater i 2012, missionens hovedmål var at afgøre, om området nogensinde bød på et miljø, der var gunstigt for mikrober.

Kraterets største appel for videnskabsmænd er geologisk lagdeling, der er blottet i den nederste del af dets centrale høj, Mount Sharp. Disse eksponeringer giver adgang til klipper, der har en registrering af miljøforhold fra mange stadier af tidlig Mars historie, hvert lag er yngre end det under det. Missionen lykkedes i sit første år, fandt ud af, at et gammelt Mars-sømiljø havde alle de vigtige kemiske ingredienser, der er nødvendige for livet, plus kemisk energi tilgængelig for livet. Nu, roveren klatrer lavere på Mount Sharp for at undersøge, hvordan gamle miljøforhold ændrede sig over tid.

"Vi er godt inde i de lag, der var hovedårsagen til, at Gale Crater blev valgt som landingssted, " sagde Curiosity Deputy Project Scientist Joy Crisp fra NASA's Jet Propulsion Laboratory, i Pasadena, Californien. "Vi bruger nu en strategi med at bore prøver med jævne mellemrum, mens roveren bestiger Mount Sharp. Tidligere valgte vi boremål baseret på hvert steds særlige karakteristika. Nu hvor vi kører kontinuerligt gennem det tykke basallag af bjerget, en række borehuller vil skabe et komplet billede."

Fire nylige boresteder, fra "Oudam" sidste juni til "Sebina" i oktober, er hver med en afstand på omkring 80 fod (ca. 25 meter) fra hinanden i højden. Dette op ad bakkemønster giver videnskabsholdet mulighed for at prøve gradvist yngre lag, der afslører Mount Sharps gamle miljøhistorie.

Skiftende miljøer

Et fingerpeg om ændrede gamle forhold er mineralet hæmatit. Det har erstattet mindre oxideret magnetit, da det dominerende jernoxid i klipper Curiosity har boret for nylig, sammenlignet med stedet, hvor Curiosity først fandt søbundsedimenter. "Begge prøver er muddersten aflejret på bunden af ​​en sø, men hæmatitten kan tyde på varmere forhold, eller mere interaktion mellem atmosfæren og sedimenterne, " sagde Thomas Bristow fra NASA Ames Research Center, Moffett Field, Californien. Han hjælper med at betjene laboratorieinstrumentet Chemistry and Mineralogy (CheMin) inde i roveren, som identificerer mineraler i indsamlede prøver.

Kemisk reaktivitet opstår på en gradient af kemiske ingrediensers styrke ved at donere eller modtage elektroner. Overførsel af elektroner på grund af denne gradient kan give energi til livet. En stigning i hæmatit i forhold til magnetit indikerer en miljøændring i retningen af ​​at trække elektroner stærkere, forårsager en større grad af oxidation i jern.

En anden ingrediens, der er stigende i de seneste målinger fra Curiosity, er grundstoffet bor, som roverens laserskydende Chemistry and Camera (ChemCam) instrument har opdaget i mineralske årer, der hovedsageligt er calciumsulfat. "Ingen tidligere mission har opdaget bor på Mars, " sagde Patrick Gasda fra det amerikanske energiministeriums Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, Ny mexico. "Vi ser en kraftig stigning i bor i venemål, der er blevet inspiceret i de seneste måneder." Instrumentet er ret følsomt; selv på det øgede niveau, bor udgør kun omkring en tiendedel af en procent af stensammensætningen.

'Dynamisk system'

Bor er berømt forbundet med tørre steder, hvor meget vand er fordampet væk - tænk på boraksen, som muldyrhold engang slæbte fra Death Valley. Imidlertid, miljømæssige konsekvenser af den mindre mængde bor fundet af Curiosity er mindre ligetil end for stigningen i hæmatit.

Forskere overvejer mindst to muligheder for kilden til bor, som grundvandet efterlod i venerne. Måske dannede fordampning af en sø en borholdig aflejring i et overliggende lag, endnu ikke nået af Curiosity, derefter genopløste vand senere boret og førte det ned gennem et brudnetværk til ældre lag, hvor det akkumulerede sammen med brudfyldende venemineraler. Eller måske ændringer i kemien af ​​lerholdige aflejringer, som det fremgår af øget hæmatit, påvirket, hvordan grundvand opsamles og falder af bor i de lokale sedimenter.

"Variationer i disse mineraler og grundstoffer indikerer et dynamisk system, " sagde Grotzinger. "De interagerer med grundvand såvel som overfladevand. Vandet påvirker lerets kemi, men vandets sammensætning ændrer sig også. Vi ser kemisk kompleksitet, der indikerer en lang, interaktiv historie med vandet. Jo mere kompliceret kemien er, jo bedre er det for beboelighed. Bor, hæmatit og lermineraler understreger mobiliteten af ​​elementer og elektroner, og det er godt for livet."