Curiosity finnur sönnunargögn um að Mars hafi verið lífvænlegur

Í gær bárust stórmerkilegar fréttir frá Curiosity þegar kynntar voru fyrstu niðurstöður rannsókna vísindamanna á borsýnunum sem jeppinn safnaði á John Klein svæðinu í Yellowknife flóa í Gale gígnum á Mars.

Í stuttu máli benda efnafræðileg, steindafræðileg og jarðmyndunarleg sönnunargögn til þess, að jeppinn standi á fornum vatnsbotni á Mars, stað sem örverur hefðu sennilega getað þrifist á. Með öðrum orðum: Í fyrsta sinn höfum við sönnunargögn þess efnis að Mars hafi líklega verið lífvænlegur!

Sjálfsmynd sem Curiosity tók á John Klein svæðinu þar sem hann undirbjó fyrstu borunina á annarri reikistjörnu. Sjá má merki um fyrstu prófanir borsins neðarlega vinstra megin. Á þessum stað hefur Curiosity fundið sönnunargögn þess efnis að Mars hafi eitt sinn líkega verið lífvænlegur. Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Sönnunargögnin komu frá SAM og CheMin efnagreingingartækjum jeppans.

CheMin efnagreinir sýni með því að skjóta röntgengeisla á þau og skoða svo mynstrið sem til verður. Þessu er nánar lýst hér.

Hér undir er samanburður á röntgenbylgjumynstri ryksýnisins úr sandöldunni Rocknest en vinstra megin er borsýnið úr John Klein berginu. Mynstrin eru nokkuð lík en í borsýninu fannst mikið af leirsteind (merkt „phyllosilicate“) og ekkert salt. Það bendir til þess að myndun John Klein bergsins tengist ferskvatnsumhverfi. 

Mynd: NASA/JPL/AMES

SAM er tilraunastofa á stærð við örbylgjuofn í skrokki Curiosity en í henni eru þrjú tæki sem efnagreina sýnin: Massagreinir, gasskiljunartæki og stillanlegur leysi-litrófsriti. Þessum tækjum er lýst nokkuð ítarlega í þessari bloggfærslu.

í SAM er ofn sem hitar sýnin og við það losna efni sem tækin þrjú greina. Þegar borsýnið var hitað upp í rúmar 800 gráður losnuðu mörg efni en þó einkum vatn, koldíoxíð, súrefni og tvenns konar brennisteinssambönd, brennisteinsdíoxíð (oxað) og vetnissúlfíð (afoxað). Hitastigð sem vatnið losnaði við úr sýninu og bylgjugreningarmynstur CheMin segir okkur, að þarna sé líklega um að ræða leirsteind sem kallast smektít.

Mynd: NASA/JPL-Caltech/GSFC

Hlutfall oxuðu og afoxuðu efnanna er miklu hærra í borsýninu en rykskýninu. Þetta bendir til að á John Klein hafi verið næg efnaorka fyrir örverur: Umhverfið var lífvænlegt.

En hvað er átt við með lífvænlegu umhverfi?

Lífvænlegt umhverfi er umhverfi sem örverur gætu hafa þrifist í. Til þess að svo megi verða þarf þrennt til: Rétt sýrustig, nægt vatn og orkuupspprettu.

Við skulum skoða þetta nánar.

Meridiani vs. Gale gígurinn

Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Þessar myndir voru teknar með næstum tíu ára millibili. Búið er að vinna myndirnar þannig að bergið komi jarðfræðingum fyrir sjónir eins og það liti út á Jörðinni. Það auðveldar túlkun á því sem við sjáum.

Vinstra megin er berg sem Opportunity jeppinn rannsakaði árið 2004 á Meridiani sléttunni. Efnið í berginu hefur flust til í vatni, límst saman og þannig breyst úr seti í berg; Setberg. Síðar fyllti vatn upp í sprungur í berginu og myndaði einnig litlar kúlur — sethnyðlinga — hematít „bláberin“ eins og þær eru kallaðar.

Hægra megin sést samskonar setberg í Gale gígnum. Liturinn er svipaður og við sjáum einnig litlu sethnyðlingana. Munurinn er sá að í berginu í Gale gígnum er hvít æð sem liggur í gegnum bergið. Þetta er líklega kalsíumsúlfat (gifs) útfelling.

Á báðum stöðum var augljóslega vatn en var staðurinn lífvænlegur? Til að skoða betur aðstæðurnar sem þetta berg myndaðist í þurfum við að kafa dýpra inn í bergið.

Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Hér fyrir ofan sést mynd af „klórsvæði“ Opportunity (vinstri) og borholu Curiosity (hægri). Eins og sjá má er liturinn á duftinu gerólíkur. Duftið er brúnrautt hjá Opportunity en grátt hjá Curiosity. Rauði liturinn sýnir að bergið er að miklu leyti úr mjög oxuðum járnsteindum og járnsúlfítum. Þetta eru efni sem benda til þess að umhverfið hafi verið súrt og alls ekki lífvænlegt. Þó ber að hafa í huga að örverur á jörðinni geta þrifist í súru umhverfi.

Gráa duftið hjá Curiosity inniheldur leirsteindina smektít og önnur efni, t.d. kalsíumsúlfat, sem myndast í tiltölulega hlutlausu vatni. Þetta er umhverfi sem er miklu lífvænlegra. Bergið lítur á margan hátt út eins og dæmigert berg á Jörðinni í hlutlausu, lífvænlegu umhverfi.

Lífvænleikinn fer einnig eftir því hversu mikið vatn var til staðar. Á blaðamannafundinum í gær tók John Grotzinger, sem hefur umsjón með rannóknum Curiosity, dæmi af hunangi. Hvers vegna getur hunang, blanda sykurs og vatns, enst svona lengi án þess að skemmast?

Þótt mikið vatn sé í hunanginu er það samt ekki nógu mikið fyrir örverur. Komist örverur í hunangið, sýgur blandan vatn úr örverunum í gegnum osmósu svo örverurnar fá ekki þrifist.

Samskonar ferli hefur gerst á Meridiani. Í stað sykurs er salt, magnesíumsúlfat, sem svo mikið er af, að það hefði komið í veg fyrir örverulíf. Örverur hefðu aldrei þrifist þar. Meridiani er ólífvænlegur staður. Í Gale gígnum sjáum við engin merki um söltin en þar virðist hafa verið feykinóg ferskvatn!

Þriðja atriðið sem bendir til lífvænleika Gale gígsins eru steindirnar sjálfar. Steindirnar sem fundust í Gale gígnum eru á margan hátt eins og rafhlöður. Sumar eru neikvætt hlaðnar og misoxaðar, samanber brennisteinsdíoxíðið og vetnissúlfíðið. Þessi efni gætu verið uppspretta efnaorku fyrir örverur. Ekki er svo ýkja langt síðan við fundum út að frumstæðar örverur geta dregið orku úr bergi, nærst á því eins og ljósaperur á rafeindum rafhlaðna.

Rétt sýrustig, nægt hlutlaust vatn og orkuuppspretta. Allt var þetta í heppilegum skömmtum fyrir örverur í Gale gígnum. Það er það sem við eigum við með því að staðurinn hafi verið lífvænlegur.

Tökum þetta saman: Setbergið sem Curiosty boraði í á John Klein svæðinu í Yellowknife flóa var eitt sinn botn á stöðuvatni. Það inniheldur mikið af leirsteindum, t.d. smektít sem myndast í vatni við hlutlaust sýrustig. Þar eru einnig og neikvætt hlaðnar og mixouð efnis em veita nauðsynlega orkuupspprettu. Bergið í Gale gígnum sýnir að umhverfið þar var mun þægilegra en það salta, súra og ólífvænlega umhverfi sem Spirit og Opportunity hafa kannað.

Curiosity lenti á aurkeilu í Gale gígnum á Mars í ágúst 2012. Jeppinn ók nokkur hundruð metra að John Klein svæðinu þar sem hann boraði í fyrsta sinn í berg. Bergið reyndist stöðuvatnaset sem inniheldur efni sem benda til þess að staðurinn hafi eitt sinn verið lífvænlegur. Myndin er búin til úr litrófsmælingum THEMIS litrófsritans í Mars Odyssey. Mismunandi litir tákna efni sem viðhalda varma mislengi. Rauði liturinn sýnir efni sem viðheldur varma lengi. Mynd: NASA/JPL-Caltech/ASU

Ekki aðeins Curiosity að þakka

Þessi stórmerka uppgötvun er ekki aðeins Curiosity að þakka og mikilvægt að halda því til haga. Sú ákvörðun að lenda jeppanum í Gale gígnum og aka að þeim stað sem hann er nú á byggir á upplýsingum sem geimför á braut um Mars hafa aflað á undanförnum ár. Ferðalög Curiosity eru valin út frá því sem þessi geimför sjá.

Tvö geimför eiga stærstan þátt í uppgötvun Curiosity: Mars Express geimfar Geimvísindastofnunar Evrópu (ESA) og Mars Reconnaissance Orbiter NASA. Í báðum förum eru litrófsritar (OMEGA í Mars Express og CRISM í Mars Reonnaissance Orbiter) sem geta kortlagt efnasamsetningu yfirborðsins í miklu meiri upplausn en eldri tæki eins og TES í Mars Global Surveyor og THEMIS í Mars Odyssey voru fær um.

OMEGA og CRISM fundu vatnaðar steindir í Gale gígnum sem voru, ásamt lagskiptingu Sharpfjalls, aðalástæða þess að ákveðið var að lenda Curiosity þar.

Steindakort CRISM litrófsritans í Mars Reconnaissance Orbiter af lendingarstað Curiosity í Gale gígnum á Mars (merktur með gulum krossi). Grænn litur sýnir leirsteindir, blár og blárauður litur súlföt, rautt ólivín og appelsínugulur blöndu súlfata og leirs. Mynd: NASA/JPL/JHUAPL/Ralph Milliken (frá Emily Lakdawalla)

Þótt þetta sé mesta uppgötvun Curiosity til þess, er markmiðum leiðangursins ekki fyllilega náð: Að finna út hvort Mars sé eða hafi verið lífvænlegur. Þetta er þó mikilvægt skref í rétta átt. Menn eiga mikið verk fyrir höndum við að skilja hve lengi umhverfið var lífvænlegt. Hver eru tengslin milli stöðuvatnasetsins á John Klein svæðinu og setlaganna í Sharpfjalli?

Þessi ótrúlega spennandi leiðangur verður sífellt áhugaverðari!

- Sævar Helgi Bragason

Vísbendingar um vatn á Mars