Perseverance rover henter vigtige stenede spor til Mars geologiske og vandhistorie

I sit første år med at udforske Jezero-krateret på Mars, indsamlede Perseverance-roveren klippeprøver, som forskerne forventer vil give en længe ventet tidslinje for planetens geologiske og vandhistorie.

De skal bare vente et årti på at finde ud af svaret, indtil prøverne kan øses op fra overfladen og returneres til Jorden for dating i 2033.

Forskerne er ikke desto mindre begejstrede for, hvad de hidtil har opdaget om prøverne. Disse opdagelser er beskrevet i et papir, der vil blive vist den 25. august i tidsskriftet Science , med mere detaljerede analyser i en anden Science papir og to andre artikler udgivet online samtidigt i Science Advances .

Jezero-krateret, lige nord for Mars ækvator, var et mål for NASAs Mars 2020-mission og dens Perseverance-rover, fordi det indeholdt, hvad der lignede et floddelta, der blev dannet inde i en søbund og dermed potentielt kunne fortælle videnskabsmænd om, hvornår vandet flød på planetens overflade. Stener opsamlet fra kraterbunden ligger under deltasedimenterne, så deres krystallisationsalder vil give en øvre grænse for deltaets dannelse, ifølge geokemiker David Shuster, professor i jord- og planetvidenskab ved University of California, Berkeley.

"Hvornår dette delta blev deponeret, er et af hovedformålene med vores prøvereturprogram, fordi det vil kvantificere, hvornår søen var til stede, og hvornår de miljømæssige forhold var til stede, der muligvis kunne have været modtagelige for liv," sagde Shuster, som er en medlem af NASA's videnskabsteam til prøveindsamling, en af ​​tre hovedforfattere af Science papir, der opsummerer arbejdet og medforfatter til to af de tre andre artikler.

De to andre hovedforfattere af resuméet Science papir er geokemiker Kenneth Farley fra Caltech, Perseverances projektforsker, og Mars 2020 viceprojektforsker Katherine Stack Morgan fra NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Den største overraskelse, sagde Shuster, er, at klipperne indsamlet fra fire steder på gulvet i Jezero-krateret er magmatiske akkumulerede klipper - det vil sige, de blev dannet ved afkøling af smeltet magma og er de bedste klipper til præcis geokronologi, når prøverne har vendte tilbage til Jorden. De viser også tegn på at være blevet ændret af vand.

"Fra et stikprøveperspektiv er dette enormt," sagde han. "Det faktum, at vi har beviser for vandig ændring af magmatiske bjergarter - det er de ingredienser, som folk er meget begejstrede for, med hensyn til at forstå miljøforhold, der potentielt kunne have understøttet livet på et tidspunkt, efter at disse klipper blev dannet."

"En stor værdi af de magmatiske klipper, vi har indsamlet, er, at de vil fortælle os om, hvornår søen var til stede i Jezero. Vi ved, at den var der for nylig, end de vulkanske kraterbundsklipper dannede," sagde Farley. "Dette vil tage fat på nogle store spørgsmål:Hvornår var Mars' klima befordrende for søer og floder på planetens overflade? Og hvornår ændrede det sig til de meget kolde og tørre forhold, vi ser i dag?"

Før missionen forventede geologer, at kraterets bund var fyldt med enten sediment eller lava, som er smeltet sten, der væltede ud på overfladen og afkøledes hurtigt. Men på to steder, der omtales som Séítah - Navajo-ordet for "midt i sandet" - ser klipperne ud til at være dannet under jorden og afkølet langsomt. Det er åbenbart, at det, der dækkede dem, er eroderet væk i løbet af de sidste 2,5 til 3,5 milliarder år.

"Vi diskuterede bogstaveligt talt i de første ni måneder, mens vi kørte rundt på kraterbunden, om de klipper, vi kigger på, er sedimenter, der blev aflejret i en sø, eller magmatiske klipper," sagde han. "Faktisk er de magmatiske bjergarter. Og formen på de magmatiske bjergarter, som vi fandt, er ret overraskende, for det ligner ikke en simpel vulkansk bjergart, der flød ind i krateret. I stedet ligner det noget, der er dannet i dybden. and cooled gradually in a largish magma chamber."

The crystal structure of the igneous rock—not unlike the granite of the Sierra Nevada, but with different composition and much more finely grained—showed millimeter-sized grains of olivine intergrown with pyroxene that could only have been formed by slow cooling. The coarse-grained olivine is similar to that seen in some meteorites that are thought to have originated on Mars and eventually crashed into Earth. The data supporting this came from multispectral images and X-ray fluorescence analysis by instruments aboard Perseverance and are detailed in a second Science paper by lead author Yang Liu, a planetary geologist at JPL.

Séítah and Máaz sites

According to Shuster, the data allow for a couple of scenarios that explain the igneous rocks on the crater floor.

"Either the rock cooled underground and came up from below, somehow, or there was something like a magma lake that filled up the crater and cooled gradually," he said.

Samples from a second nearby site called Máaz—Mars in the Navajo language—are igneous also, but of a different composition. Because this layer overlies the layer of igneous rock exposed at Séítah, the Máaz rock could have been the upper layer of the magma lake. In magma lakes on Earth, the denser minerals settle downward as they crystalize, creating layers of different compositions. These types of igneous formations are called cumulate, which means they formed by the settling of iron- and magnesium-enriched olivine and the subsequent multi-stage cooling of a thick magma body.

The Máaz igneous rocks could also be from a later volcanic eruption.

In either case, the upper layer that has partly eroded away could have been on the order of hundreds of meters thick, Shuster said.

Both the slow-cooled rocks at Séítah and the potentially more rapidly-cooled rocks at Máaz showed alteration by water, though in different ways. The Máaz rocks contained pockets of minerals that may have condensed from salty brine, while the Séítah rocks had reacted with carbonated water, according to chemical analyses onboard the rover.

The precise times when these various layers formed will be revealed only by lab analysis on Earth, since the geochemical analysis tools required for dating are too large to have been placed aboard Perseverance.

"There are a variety of different geochemical observations that we can make in these rocks when we return them to Earth. That will give us all sorts of information about that igneous environment," he said. "We can figure out when the rock crystallized, which is one of the things that I'm most excited about for providing a delta timing constraint. But it also gives us information about when igneous activity was occurring in the planet's interior. Combined with satellite imagery, we can then relate that to some of the bigger-picture, more regional igneous activity."

Shuster noted that duplicate rock samples were taken at each of the four sites and that, within a year, will be cached along with other duplicate samples at a contingency site near the delta, to be used only if the primary samples onboard Perseverance become inaccessible because of mechanical failure. That future cache will also include recently collected samples of sediments from the delta itself—details of which are being prepared for a future scientific paper. + Udforsk yderligere

NASAs Perseverance Mars-rover Hazcam-billede:'Enchanted Lake' ved Jezero Crater