Det ekstreme miljø af Danakil Depression kaster lys over Mars, Titan og atomaffald

Danakil -depressionen i Etiopien er en spektakulær, fjendtligt miljø, der kan ligne forhold, man støder på på Mars og Titan – såvel som på steder, der indeholder atomaffald. Fra 20.-28. Januar 2018, fem teams af forskere og mere end 30 støttemedarbejdere besøgte to steder i regionen for at studere mikrobiologien, geologi og kemi ved Dallols hydrotermiske udspring og den saltvandssø Afrera.

Forskningsturen blev støttet af den EU-finansierede Europlanet 2020 Research Infrastructure (RI), som har organiseret en række feltkampagner over de sidste to år for at karakterisere stedet som en analog til andre planetariske overflader og for astrobiologiske undersøgelser.

Dallol er et unikt fjendtligt sted for livet på grund af kombinationen af ​​dets ekstreme saltholdighed, høj temperatur, og surhedsgrad. Det er et af de varmeste steder på jorden, mere end 100 meter under havets overflade. opstigende vand, rig på mange forskellige salte og opvarmet af magma tæt på overfladen, danner farvestrålende, stærkt sure puljer. Giftige gasser, herunder klor og svovldampe, hænge i luften.

Karen Olsson-Francis og Vincent Rennie fra Open University studerer, hvordan mikrobiologi påvirkes af variation i de fysiske og kemiske forhold på Dallol, og hvor lommer af beboelighed kan findes. De fokuserede på to kanaler med meget sure, saltvand med temperaturer fra 40 til 70 grader Celsius. Parret tog målinger på stedet og indsamlede prøver til yderligere analyse i laboratoriet.

"Vores første resultater viste, at mikrober kan være til stede, på trods af den ekstreme saltholdighed og surhed, " sagde Rennie. Holdet vil nu foretage yderligere geologiske og mikrobielle analyser i de kommende måneder og håber at have foreløbige resultater af udstrømningskanalundersøgelsen i begyndelsen af ​​september.

Hugo Moors og Mieke De Craen fra SCK•CEN studerede også mikrobiologi i sammenhæng med geologien og vandets kemi på en række steder, og testede med succes en række nye prøvetagningsteknikker og prøvekonserveringssystemer. Ud over deres astrobiologiske forskning relateret til eksoplaneter, parret bruger Danakil som en analog til nukleart affald.

"De ekstreme forhold i Danakil-depressionen kan ligne nogle af de forhold, man stødte på ved bortskaffelse af affald fra atomreaktorer. Vi vil nu forsøge at dyrke mikrober og kemisk analysere prøver af vandet fra Danakil for at forsøge at forstå, hvad der kan overleve. i atomaffald, sagde maurerne.

Næste sommer, ExoMars Trace Gas Orbiter vil begynde en undersøgelse af sprækkezoner på Mars, som er karakteriseret ved saltaflejringer og ældgamle magmasystemer og har stærke ligheder med den Afar-kløft, der i øjeblikket dannes mellem vulkanerne Erta Ale og Dallol. For at understøtte de kommende missionsobservationer, Daniel Mège fra det polske videnskabsakademi og Ernst Hauber fra DLR udførte en foreløbig undersøgelse af strukturen af ​​hydrotermiske systemer og tog jordprøver fra flere centimeter under overfladen for at bestemme det tilstedeværende mikrobielle liv.

"Vi er nødt til at analysere vores resultater, men nogle af de foreløbige resultater ser meget spændende ud, "sagde Mège." Vi har også udført rekognosceringsarbejde til en jordmagnetisk undersøgelse næste år, hvor vi sigter mod at karakterisere påtrængende magmatisk aktivitet i riften. Vi ser frem til at vende tilbage i 2019."

Jani Radebaugh fra Brigham Young University, med Ralph Lorenz fra Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, brugt et håndholdt digitalkamera og 'kite-cam', en GoPro med drageloft, at skabe billedafledte Digital Elevation Models (DEM'er) på en række forskellige steder på tværs af playas og andre regioner i Afar. De har samlet 15 forskellige billeddatasæt forskellige steder, som de så vil sammenligne med RADAR-data om terrænets ruhed.

"Denne region er helt spektakulær for feltarbejde fra et planetarisk perspektiv, da der er så mange usædvanlige og ekstreme miljøer, der har stærke planetariske analoger, " sagde Radebaugh. "Sammenligningen af ​​vores datasæt samlet på jorden med RADAR-billeder taget fra rummet, som kvantificerer ruhed på en anden måde, vil hjælpe os med at fortolke data fra rummissioner om ruheden af ​​overflader på Titan og Mars."

David Vaz og Lourenço Bandeira fra Center for Jord- og Rumforskning ved University of Coimbra undersøgte formen, undergrundsgeometri og alder af forkastningsskarper på en rift beliggende syd for søen Afrera. At forstå, hvordan erosion nedbryder disse vulkanske strukturer i meget tørre miljøer på Jorden, vil sætte dem i stand til at fortolke lignende træk på Mars og udlede erosionshastigheder gennem hele den røde planets geologiske historie.

Vaz sagde:"Når du tilbringer flere år på en computer, ser på billeder fra Mars overflade og prøver at forstå, hvad der skete der, det er let at miste sansen for skalaen. Gå til marken, og faktisk at se tingene med dine egne øjne giver dig et mere reelt perspektiv på, hvad du har med at gøre. For at opnå vores formål om at bruge fejlskarp som paleo-miljømærkere på Mars, det ville være fantastisk at undersøge andre fejl, med forskellige aldre og præsenterer forskellige bevarelsestilstande. På denne tur, de geofysiske instrumenter, der skulle give et perspektiv på den underjordiske forkastningsgeometri, virkede ikke, men det er den pris, vi betaler, når vi arbejder under så fjerne og vanskelige forhold. Vi håber at vende tilbage til stedet for at udføre yderligere undersøgelser."

Felipe Gomez, Nuria Rodriguez og Beatriz Flores fra CAB-INTA arbejdede på forberedelsen af ​​Danakil-stedet som en planetarisk analog til Europlanet 2020 RI's transnationale adgangsprogram, som giver midler til, at forskere kan besøge stedet og udføre eksperimenter.

"Mangfoldigheden af ​​forskningen udført af disse fem hold viser alsidigheden af ​​dette eksotiske landskab til planetarisk forskning, " sagde Gomez. "Vi har allerede haft interessante resultater om bevarelsen af ​​organisk materiale under så barske forhold, hvilket giver vigtige spor om martians beboelighed. Enhver videnskabsmand kan nu ansøge om at udføre planetariske eksperimenter ved Danakil. Vi glæder os til at se resultaterne!"

"Ved at besøge Danakil, vi har med vilje samlet mennesker fra forskellige dele af verden for at tilskynde til deling af ideer på tværs af institutioner, lande og kontinentgrænser, " sagde Gian Gabriele Ori fra International Research School of Planetary Sciences i Pescara, der ledede ekspeditionen. "Erfarne forskere har arbejdet side om side og delt deres erfaringer med unge forskere. Det har været en meget vellykket tur."

Ekspeditionen blev støttet af Monica Bufill og Daniela D'Alleva fra International Research School of Planetary Sciences i Pescara, Italien, Miruts Hagos fra Mekelle University og Mikael Tamrat og Zablon Beyene fra Zab Tours Ethiopia. Holdet var ledsaget af fotograf, Alex Pritz.