Ανακάλυψη της NASA αποκαλύπτει σύνθετα υδάτινα συστήματα στον πρώιμο Άρη
Όταν το ρόβερ Perseverance της NASA έφτασε στο εσωτερικό άκρο του κρατήρα Jezero στον Άρη, τον Σεπτέμβριο του 2023, οι επιστήμονες της αποστολής εξεπλάγησαν από αυτό που βρήκαν. Η γεωλογική περιοχή, που ονομάζεται «Margin Unit», εκτείνεται κατά μήκος της ακτογραμμής μιας αρχαίας αρειανής λίμνης. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες περίμεναν να βρουν ιζηματογενή πετρώματα, τα οποία θα είχαν σχηματιστεί καθώς στρώματα άμμου συσσωρεύονταν το ένα πάνω στο άλλο επί χιλιάδες ή και εκατομμύρια χρόνια. Τα ιζηματογενή πετρώματα, που αποτελούνται από άργιλο και λεπτόκοκκα ιζήματα, είναι στη Γη ιδιαίτερα αποτελεσματικά στη διατήρηση ενδείξεων για την αρχαία μικροβιακή ζωή. Οι επιστήμονες είχαν επίσης ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τα ισχυρά ίχνη ανθρακικών ορυκτών που είχαν ανιχνευθεί από δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τον Άρη. Στη Γη, τα ανθρακικά ορυκτά σχηματίζονται συχνά σε ρηχά θαλάσσια και λιμναία περιβάλλοντα που μπορούν να υποστηρίξουν ζωή.
Αντί γι’ αυτό, η ομάδα του ρόβερ βρήκε πυριγενή πετρώματα, τα οποία μπορούν να σχηματιστούν βαθιά κάτω από την επιφάνεια από μάγμα ή από ηφαιστειακή δραστηριότητα στην επιφάνεια. Τα πυριγενή πετρώματα αποτελούν εξαιρετικά «αρχεία» του παρελθόντος, ιδιαίτερα επειδή οι κρύσταλλοι των ορυκτών που περιέχουν διατηρούν πληροφορίες για την ακριβή στιγμή κατά την οποία σχηματίστηκαν. Στην προκειμένη περίπτωση, διατήρησαν ένα εκπληκτικά σύνθετο αρχείο της δραστηριότητας του νερού στον πρώιμο Άρη. Μάλιστα, τα πετρώματα έδειξαν ενδείξεις ότι είχαν αλληλεπιδράσει με νερό τουλάχιστον τρεις διαφορετικές φορές, με κάθε επαφή να μεταβάλλει περαιτέρω τη χημική τους σύσταση και την εμφάνισή τους. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν τη Δευτέρα στο επιστημονικό περιοδικό Communications Earth & Environment.
Το όργανο που βρίσκεται πίσω από αυτές τις ανακαλύψεις είναι το SuperCam, το οποίο βρίσκεται πάνω στον ιστό του ρόβερ και προσδιορίζει τη σύσταση των γεωλογικών σχηματισμών με βάση το φως που αντανακλούν. Όταν η επιστημονική ομάδα εντοπίζει ένα ενδιαφέρον πέτρωμα, μπορεί να δώσει εντολή στο SuperCam να εκτοξεύσει το λέιζερ του σε απόσταση έως και 21 ποδιών (6,5 μέτρων). Το φάσμα του πλάσματος που δημιουργείται από το λέιζερ αποκαλύπτει τη χημική σύσταση του στόχου. Με αυτόν τον τρόπο, το Perseverance έχει αναλύσει περισσότερους από 185 στόχους συμπαγούς πετρώματος σε ολόκληρη την περιοχή.
«Πριν φτάσουμε στο Margin Unit, η βασική υπόθεση — που προέκυπτε από τις παρατηρήσεις από την τροχιά — ήταν ότι τα ανθρακικά ορυκτά που βλέπαμε από ψηλά είχαν σχηματιστεί από την αλληλεπίδραση με τη λίμνη που υπήρχε κάποτε στον κρατήρα Jezero», δήλωσε η Candice Bedford, ερευνήτρια στο Πανεπιστήμιο Purdue στην Ιντιάνα και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Τώρα όμως γνωρίζουμε ότι αυτή η περιοχή αποτέλεσε ένα είδος σταυροδρόμι υδάτινων συστημάτων. Τα ευρήματα από το Margin Unit είναι σημαντικά, επειδή ο κρατήρας Jezero βρίσκεται μέσα σε μία από τις μεγαλύτερες εκθέσεις ανθρακικών πετρωμάτων στον Άρη. Επομένως, όσα μαθαίνουμε εδώ έχουν σημασία πολύ πέρα από τα όρια αυτού του κρατήρα.»
Αργή ψύξη βαθιά κάτω από την επιφάνεια
Το Perseverance εξερεύνησε το Margin Unit σε μια υψομετρική διαδρομή περίπου 265 μέτρων. Σε μεγαλύτερα υψόμετρα, εντόπισε πετρώματα με χονδρόκοκκη και κρυσταλλική υφή — χαρακτηριστικά που παραπέμπουν στο ορυκτό ολιβίνη — και σχεδόν καμία ένδειξη ότι είχαν έρθει ποτέ σε επαφή με νερό.
Η περιοχή του ολιβίνη αποτελείται από μαγνήσιο και σίδηρο και σχηματίστηκε μέσα σε ένα σώμα μάγματος βαθιά κάτω από την επιφάνεια. Το μάγμα ψύχθηκε αρκετά αργά, ώστε οι κόκκοι των ορυκτών να προλάβουν να μεγαλώσουν. Το πέτρωμα έφτασε στην επιφάνεια μόνο αφού διαβρώθηκαν τα υπερκείμενα στρώματα του εδάφους. Σε χαμηλότερο υψόμετρο της περιοχής, στον αρχαίο πυθμένα της λίμνης, το πέτρωμα εμφανίζεται μεταμορφωμένο: οι κόκκοι ολιβίνη έχουν σπάσει και ανάμεσά τους έχει σχηματιστεί πυρίτιο.
Τα ανθρακικά και τα πυριτικά ορυκτά αποτελούν σημαντικές ενδείξεις στην αναζήτηση αρχαίας ζωής. Όταν το νερό αλληλεπιδρά με ολιβίνη στη Γη, η αντίδραση μπορεί να απελευθερώσει υδρογόνο, το οποίο μπορεί να αποτελέσει πηγή ενέργειας για ορισμένους μικροοργανισμούς. Παράλληλα, αφήνει πίσω ανθρακικά και πυριτικά ορυκτά, τα οποία μπορούν να διατηρήσουν ίχνη από την παλαιότερη ύπαρξη αυτών των μικροοργανισμών.
Πολλαπλά επεισόδια επαφής με νερό
Η ομάδα του Perseverance μπορεί να προσδιορίσει τη σειρά με την οποία συνέβησαν οι αλληλεπιδράσεις του Margin Unit με το νερό, αλλά όχι την ακριβή ηλικία τους.
Την πρώτη φορά που το νερό έφτασε στα πετρώματα του Margin Unit, υπόγεια νερά πλούσια σε διοξείδιο του άνθρακα αντέδρασαν με τον ολιβίνη. Το αποτέλεσμα ήταν να σχηματιστούν ραβδώσεις ανθρακικών ορυκτών μέσα στις ρωγμές των πετρωμάτων στις χαμηλότερες περιοχές. Σήμερα, αυτές οι ρωγμές που έχουν γεμίσει με ανθρακικά ορυκτά παραμένουν όρθιες, επειδή το πιο μαλακό πέτρωμα γύρω τους έχει διαβρωθεί.
Η δεύτερη επαφή του νερού με τα πετρώματα μπορεί να συνδέεται με τη λίμνη που υπήρχε κάποτε μέσα στον κρατήρα.
«Ορισμένα από τα πετρώματα του Margin Unit περιέχουν επίσης πυρίτιο», δήλωσε η Eleni Ravanis, πλανητική επιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης στη Μανόα και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Η μετατροπή του ολιβίνη σε ανθρακικά ορυκτά μπορεί να αφήσει πίσω πυρίτιο και βλέπουμε περισσότερο από αυτό το πυρίτιο στα πετρώματα που βρίσκονταν κάτω από τη στάθμη του νερού.»
Τελευταίο συνέβη ένα τρίτο επεισόδιο νερού, το οποίο δημιούργησε φλέβες ορυκτών σε μία περιοχή στο ανατολικό τμήμα του Margin Unit. Οι φλέβες αυτές είχαν πάχος περίπου 25 εκατοστά και περιείχαν ορυκτά όπως θειικό ασβέστιο και φθορίτη.
Η παρουσία φθορίτη αποτελεί σημαντικό στοιχείο, επειδή συνήθως σχηματίζεται όταν θερμό νερό κυκλοφορεί μέσα από ηφαιστειακά πετρώματα. Αυτό δείχνει ότι η περιοχή βίωσε αργότερα ένα επεισόδιο θερμού υπόγειου νερού.
«Αν υπάρχει ένα πράγμα που έχω μάθει μετά από 10 χρόνια εργασίας με ρόβερ στον Άρη, είναι ότι ο Άρης συνεχώς μας επιφυλάσσει εκπλήξεις», δήλωσε η Bedford. «Είναι πολύ σπάνιο τα πράγματα να είναι ακριβώς όπως τα περιμένουμε από τα δεδομένα που λαμβάνουμε από την τροχιά. Ελπίζω αυτή η εργασία να βοηθήσει να αλλάξει ο τρόπος με τον οποίο οι επιστήμονες αντιλαμβάνονται την ιστορία του νερού στον κρατήρα Jezero και σε ολόκληρο τον Άρη. Τελικά, ελπίζω να βοηθήσει τους πλανητικούς επιστήμονες να ανασυνθέσουν το μεταβαλλόμενο κλίμα και την κατοικησιμότητα του πρώιμου Άρη.»
Περισσότερα για το Perseverance
Ένας από τους βασικούς στόχους της αποστολής του Perseverance στον Άρη είναι η αστροβιολογία, συμπεριλαμβανομένης της αναζήτησης ενδείξεων αρχαίας μικροβιακής ζωής. Το ρόβερ μελετά τη γεωλογία του πλανήτη και το παρελθοντικό του κλίμα και συλλέγει και αποθηκεύει δείγματα αρειανών πετρωμάτων και ρεγόλιθου — του χαλαρού υλικού που καλύπτει την επιφάνεια.
Η αποστολή διαχειρίζεται για λογαριασμό της NASA το Caltech, ενώ το Jet Propulsion Laboratory (JPL) στη Νότια Καλιφόρνια κατασκεύασε το ρόβερ Perseverance και διαχειρίζεται τη λειτουργία του για λογαριασμό της Διεύθυνσης Επιστημονικών Αποστολών της NASA, στο πλαίσιο του προγράμματος εξερεύνησης του Άρη.
Το SuperCam αποτελεί κοινή προσπάθεια του Πανεπιστημίου Purdue στην Ιντιάνα, του Los Alamos National Laboratory στο Νέο Μεξικό και του IRAP (Ινστιτούτο Έρευνας Αστροφυσικής και Πλανητολογίας) και του CNES (Εθνικό Κέντρο Διαστημικών Μελετών) στην Τουλούζη της Γαλλίας.
