Kredit gambar: ESA
Majalah Astrobiologi (AM): Kumpulan gambar pertama dari Meridiani Planum, yang menunjukkan batuan dasar berlapis halus, membuat para saintis cukup teruja. Apa kesan awal anda?
Andrew Knoll (AK): Kami telah mengetahui selama beberapa tahun, dari data orbit, bahawa terdapat batu berlapis di Marikh, tetapi Peluang memberi kita peluang pertama kita untuk benar-benar pergi dan bekerja secara langsung di beberapa batu ini dalam singkapan. Bagi ahli geologi, anda tidak boleh terlalu menekankan kepentingannya.
Fakta bahawa mereka berbentuk tabel menunjukkan bahawa mereka adalah endapan gunung berapi atau sedimen yang agak tipis. Dan prospek adanya batuan sedimen di Marikh yang dapat kita naiki dan disoal siasat adalah mengenai senario kes terbaik, sejauh yang saya tahu.
PAGI: Bagaimana jika berubah menjadi simpanan abu vulkanik? Adakah itu akan menghasilkan senario yang kurang menarik?
AK: Tidak sama sekali. Saya rasa salah satu persoalan besar adalah, Apa proses utama yang menimbulkan batu berlapis di Marikh? Tidak ada alasan untuk mempercayai bahawa setiap batu berlapis di Marikh terbentuk dengan cara yang sama seperti batu yang berada di hadapan Peluang. Tetapi untuk mengetahui bagaimana salah satu batu berlapis yang terbentuk akan menjadi langkah ke arah yang benar.
Kita juga akan segera mengetahui sama ada isyarat hematit di Meridiani yang dikesan dari orbit berada di batu-batu itu. Ingat alasan kami berada di Meridiani Planum adalah kerana isyarat kuat ini untuk bentuk oksida besi tertentu yang disebut hematit. Sangat sukar untuk memikirkan membuat hematit tanpa interaksi air cair dengan batu. Jadi walaupun batu gunung berapi, ia akan membantu mengekang pemikiran kita tentang salah satu anomali kimia paling menarik di planet ini.
PAGI: Terdapat sungai di Sepanyol, Rio Tinto, di mana anda telah meluangkan masa untuk membuat penyelidikan. Anda telah menyatakan bahawa cara mineral besi di Rio Tinto merosot dan berubah dari masa ke masa mungkin memberi sedikit gambaran tentang bagaimana hematit di Meridiani terbentuk. Bolehkah anda menerangkan kaitannya?
AK: Mari saya mulakan pada awal. Jenis pemikiran yang kita bawa untuk menafsirkan besi di Marikh akan diberitahu oleh pengalaman kita dengan besi teroksidasi di permukaan Bumi. Terdapat beberapa cara pembentukan deposit besi di planet kita. Mungkin tidak seorang pun dari mereka akan menjadi analog yang tepat untuk apa yang berlaku di Marikh. Tetapi masing-masing mungkin memberikan maklumat yang dapat membantu kita memikirkan tentang Marikh.
Sekarang, Rio Tinto adalah tempat yang sangat menarik. Ia berada di barat daya Sepanyol, kira-kira satu jam di sebelah barat Seville, mungkin satu jam lagi di sebelah timur sempadan Portugis. Rio Tinto sebenarnya menarik perhatian orang di Amerika sejak Columbus berlayar pada tahun 1492 dari sebuah pelabuhan di muara Rio Tinto. Tetapi ini juga menarik bagi ahli geologi perlombongan kerana telah menjadi lombong sekurang-kurangnya sejak zaman Rom.
Yang ditambang ada bijih besi. Kira-kira 400 juta tahun yang lalu proses hidroterma membentuk deposit bijih besi ini. Sebilangan besar besi dalam bentuk sulfida besi, atau emas bodoh. Bijihnya sangat kaya. Apabila air hujan meresap melalui endapan ini, ia mengoksidakan pirit dan dua perkara berlaku. Satu, ia membentuk asid sulfurik. Jadi air di sungai mempunyai pH sekitar 1; sangat berasid. Dan, dua, besi akan teroksidasi. Jadi airnya kira-kira warna rubi, kerana besi ini terbawa-bawa.
Yang menarik ialah jika anda melihat deposit yang terbentuk dari Rio Tinto hari ini, sebahagian besar besi keluar sebagai mineral besi sulfat, iaitu gabungan besi, sulfur dan oksigen; dan sedikit daripadanya keluar sebagai mineral yang disebut goethite, iaitu besi yang dicampurkan dengan oksigen dan sedikit hidrogen. Goethite pada dasarnya berkarat.
Bukan itu yang anda lihat di Meridiani di Marikh. Tetapi yang menarik dari deposit Rio Tinto ialah proses ini telah berlangsung sekurang-kurangnya 2 juta tahun. Dan terdapat sebilangan teras yang memberi kita gambaran tentang apa yang berlaku pada simpanan ini dari masa ke masa.
Apa yang kami dapati adalah bahawa setelah beberapa ribu tahun, semua mineral sulfat telah hilang dan semua zat besi ada dalam bahan ini yang disebut goethite. Tetapi ketika anda menuju ke teras yang lebih tua dan lebih tua, pada saat anda sampai di teras yang berusia 2 juta tahun, kebanyakan goethite telah digantikan oleh hematit, mineral di Marikh. Dan itu adalah hematit yang agak kasar, yang juga kita lihat di Marikh.
Oleh itu, perkara pertama yang kita pelajari di Rio Tinto adalah bahawa seseorang tidak perlu memikirkan hanya proses yang mendepositkan hematit kasar dari awal. Ia boleh terbentuk semasa ahli geologi memanggil diagenesis. Iaitu, ia dapat terbentuk melalui proses yang mempengaruhi batu-batuan dari waktu ke waktu, dan sebenarnya dapat melakukannya pada suhu rendah dan tanpa terkubur dalam-dalam dan mengalami tekanan tinggi. Oleh itu, Rio Tinto menunjukkan cara lain di mana hematit di Meridiani boleh sampai ke sana. Ini memperluaskan pilihan yang kami pertimbangkan.
PAGI: Apabila ahli geologi mengatakan perkara seperti "suhu rendah", mereka sering bermaksud sesuatu yang berbeza daripada yang kita lakukan.
AK: Apabila saya mengatakan "suhu rendah", saya bercakap tentang suhu yang anda dan saya alami setiap hari, suhu bilik. Saya akan mengagak bahawa sebahagian besar air tanah Rio Tinto adalah antara 20 dan 30 darjah Celsius, mungkin 70 hingga 80 darjah Farenheit.
PAGI: Adakah tekstur batu berubah dari masa ke masa sebagai mineral melalui proses diagenesis?
AK: Ya, memang begitu. Walaupun yang menarik adalah bahawa walaupun tekstur pada tahap yang dapat dilihat oleh imager mikroskopik pasti berubah melalui sejarah diagenetik, ciri-ciri pemendapan skala yang lebih besar yang akan anda lihat dengan melihat singkapan dengan Pancam nampaknya berterusan. Oleh itu, walaupun batu itu mengalami perubahan ini, batuan ini tetap mempunyai tanda tangan pembentukannya, yang sangat menggembirakan. Itu penting.
AB: Anda mengatakan bahawa di Rio Tinto anda dapat melihat potongan 2 juta tahun yang menunjukkan kepada anda proses diagenetik dari masa ke masa. Tetapi singkapan yang telah dilihat oleh Opportunity di Meridiani mungkin berusia 2 bilion tahun. Adakah mereka masih menyimpan maklumat berguna setelah sekian lama?
AK: Inilah berita baik mengenai geologi: Khususnya untuk batuan sedimen, sebahagian besar perubahan yang dilalui oleh batuan itu mengalami sangat awal sejarahnya. Kecuali batu mengalami metamorfisme, terkubur dan mengalami tekanan dan suhu yang tinggi, dalam waktu beberapa juta tahun terbentuknya ia stabil menjadi bentuk yang akan dikekalkan selama-lamanya.
Saya bekerja, dalam pekerjaan seharian saya, di batuan Precambrian di planet ini. Dan saya dapat memberi jaminan bahawa apabila saya melihat batuan sedimen yang berusia satu miliar tahun, kebanyakan perubahan yang dialami oleh batu itu berlaku dalam 200 ribu tahun pertama kehidupannya. Dan kemudian ia stabil, dan hanya menunggu ahli geologi.
PAGI: Dan kita tidak mempunyai alasan untuk mempercayai bahawa fizik berkelakuan berbeza di Marikh?
AK: Itulah yang kami jalankan untuk kami. Saya telah mengatakannya sebelumnya dari segi astrobiologi: Semasa anda mencari kehidupan di luar planet kita, anda tidak mempunyai jaminan bahawa biologi di tempat lain akan sama seperti di sini. Tetapi anda mempunyai jaminan yang cukup baik bahawa fizik dan kimia akan sama.
PAGI: Sebahagian daripada yang membuat Meridiani menarik adalah tidak seperti tempat lain di Marikh. Walaupun anda dapat mengetahui sejarah Meridiani, sejauh mana anda dapat menggeneralisasikan pengetahuan itu kepada Mars secara keseluruhan?
AK: Saya fikir ia pasti akan mengekang cara kita berfikir tentang Marikh sebagai keseluruhan planet. Mungkin, dari segi keseluruhan tanda kimia dan batuan Mars, Gusev akan menjadi permukaan Mars terbitan standard yang lebih baik. Iaitu, sebahagian besar Marikh - sebenarnya, hampir seluruh Marikh - dilapisi dengan basalt, dan kemudian ditutup dengan debu halus. Dan itulah yang kita lihat di Gusev.
Sekarang, ternyata jika anda melepaskan isyarat hematit dari tandatangan bahan permukaan di Meridiani yang kami peroleh dari orbit, ini juga terutamanya basalt. Jadi ia bukan bahagian planet yang benar-benar tidak normal. Tampaknya ia adalah bahagian yang mewakili planet di jantung, dengan isyarat hematit unik ini berlapis di atasnya.
Salah satu ciri simpanan besi Meridiani adalah bahawa, walaupun bersifat tempatan untuk seluruh planet, secara geografi meluas kerana anda mempunyai ribuan kilometer persegi yang memberikan tanda tangan ini.
Ramai orang berpendapat bahawa proses hidrotermal dan proses air bawah tanah hanya akan memberi isyarat besi tempatan yang kecil, tetapi sebenarnya lapisan kaya hematit di deposit Rio Tinto, berjalan sejauh beberapa ribu kilometer persegi. Kerana air tanah ini tersebar di lapisan di kawasan yang luas.
Oleh itu, simpanan besi Rio Tinto melakukan beberapa perkara yang harus kita perhatikan di Meridiani. Mereka menggabungkan proses hidrotermal kuno dan suhu rendah yang lebih muda; mereka memerlukan air; mereka boleh membentuk lapisan; dan mereka boleh tersebar luas.
Ini bukan satu-satunya rangkaian proses yang dapat melakukannya, dengan cara apa pun. Saya tidak terlalu berprasangka memilih Rio Tinto sebagai analog yang lebih baik daripada Meridiani daripada yang lain. Saya hanya berfikir bahawa semasa kita melakukan penjelajahan ini, kita sekurang-kurangnya perlu menyimpan dalam fail memori kita seberapa banyak produk dan proses yang berbeza yang berkaitan dengan besi yang kita boleh.
Semua tetapan yang berbeza untuk pemendapan besi dan proses pemendapan besi yang kita lihat di planet ini membawa isyarat kimia dan tekstur yang dapat dikesan oleh Peluang di Meridiani. Kita boleh menggunakan perbandingan tersebut untuk membantu kita mengetahui bagaimana hematit Meridiani terbentuk.
PAGI: Salah satu aspek menarik dari Rio Tinto sebagai tempat penyelidikan adalah bahawa walaupun air di sungai sangat berasid, ada bakteria yang tinggal di dalamnya. Apabila anda melihat simpanan hematit kuno di wilayah itu, adakah anda melihat bakteria fosil?
AK: Ya, betul. Sebenarnya, salah satu perkara yang menarik minat saya untuk bekerja dengan rakan sepanyol saya ialah bukan persekitaran yang aneh hari ini. Walaupun agak seronok jika berminat dengan kehidupan di pinggir persekitaran hari ini, kebanyakan kehidupan - dan sebahagian besar daripada apa yang dapat anda pelajari mengenai biologi hari ini - berasal dari organisma biasa yang hidup dalam keadaan biasa. Di situlah 99 peratus kepelbagaian kehidupan berada.
Sebaliknya, ada soalan hebat yang boleh diajukan di Rio Tinto. Kita dapat melihat proses yang membentuk simpanan besi Rio Tinto yang berlaku hari ini; kita dapat melihat proses kimia; kita dapat melihat apa itu biologi di persekitaran. Tetapi persoalan sebenar yang ingin diingat ketika memikirkan Meridiani adalah: Apa, jika ada, tanda-tanda biologi itu sebenarnya dapat disimpan dalam batuan stabil diagenetik?
Salah satunya ialah. Sekiranya anda cukup bernasib baik kerana dapat mengakses mikroskop - ini mungkin mencapai resolusi melebihi yang anda harapkan dari pengimejan mikroskopik - anda dapat melihat filamen mikroba individu yang telah disimpan dengan indah. Oleh itu, itu berita baik pertama bahawa besi yang di stabil secara diagenetik dapat mengekalkan jejak biologi mikroskopik.
Berita yang lebih baik adalah bahawa terdapat dua ciri biologi yang terpelihara dalam tekstur tahap bola mata yang lebih banyak di batuan ini.
Salah satunya ialah kadangkala anda mendapat sedikit gelembung yang terbentuk kerana gas berpunca dari metabolisme. Dan sebilangan dari itu sebenarnya akan ditutup dengan mineral besi dan dapat dipelihara melalui diagenesis. Dan itu benar melalui kebanyakan batuan enapan yang kami dapati di lajur geologi. Anda boleh mendapatkan ruang gas yang terpelihara dan ruang gas tersebut selalu dikaitkan dengan pengeluaran gas secara biologi.
PAGI: Bagaimana selalu?
AK: Dalam pengalaman kami di Bumi, hampir 100 peratus. Apa yang ingin anda tanyakan ialah: Proses apa yang selain daripada biologi yang boleh menimbulkan gas dalam sedimen di planet ini? Itulah sesuatu yang boleh anda lakukan eksperimen. Saya tidak tahu bahawa ada yang bersusah payah melakukannya di planet ini. Kerana, terus terang, biologi begitu meluas sehingga itulah permainan utama di kota. Tetapi seseorang dapat melakukan eksperimen.
Perkara lain, yang saya rasa lebih kuat, adalah bahawa berkali-kali, di mana terdapat populasi mikroba, mereka membentuk kumpulan filamen yang indah ini yang hanya melintasi permukaan. Mereka hampir kelihatan seperti surai kuda. Sekarang yang terbaik ialah, ketika mineral disimpan di persekitaran ini, mereka sebenarnya menumpuk pada tali filamen ini, dan anda mendapat tekstur sedimen yang indah, yang sekali lagi, kelihatan seperti surai kuda.
Anda dapat melihatnya di Taman Yellowstone, di tali silikat dan tali karbonat. Sekiranya anda pergi ke tempat-tempat seperti Mammoth Springs, anda dapat melihatnya berlaku hari ini. Dan jika anda mengembara ke kawasan pedalaman, anda dapat melihat contoh kuno itu, tandatangan indah yang terpelihara di dalam batu.
Di Rio Tinto, anda dapat melihat besi yang terkena pada filamen ini; dan di teres berusia 2 juta tahun, anda dapat melihat tekstur besi filamen ini. Dan di sana, sekali lagi, saya tahu bahawa tidak ada proses selain biologi yang dapat membentuknya. Oleh itu, ini benar-benar sesuatu yang dapat mengawasi setiap kali anda melihat batu yang terjejas di Marikh.
PAGI: Dan anda dapat melihatnya dengan Pancam?
AK: Sekiranya anda menaiki Pancam ke Rio Tinto atau Taman Yellowstone, mereka akan melompat ke arah anda. Tentunya.
PAGI: Sekiranya ternyata batuan dasar di lokasi pendaratan Peluang terdiri dari endapan sedimen, apakah itu berarti ketika sedimen tersebut diletakkan, harus ada air cair di sekitar?
AK: Kemungkinan besar.
PAGI: Oleh itu, jika mereka sedimen, dan Pancam melihat semacam tekstur yang di Bumi menunjukkan biologi, apakah itu bermaksud bahawa Peluang sudah hampir menemui bukti kehidupan di Marikh?
AK: Itu adalah ifs besar, tetapi itu akan menjadi hari yang besar.
Mari kita buat cadangan sebentar, kerana kita akan mendapat sedikit falsafah tentang bagaimana anda sebenarnya mencari perkara ini. Beberapa tahun yang lalu, NASA memulakan kempen pendanaan untuk pada dasarnya mencuba dan menjangkakan apa-apa jenis tanda tangan biologi yang menjanjikan yang mungkin dijumpai dalam apa jua jenis penjelajahan planet lain sehingga kita tidak akan terlihat menggaru-garu kepala kita.
Tetapi kenyataannya adalah bahawa anda tidak dapat menjangka apa-apa yang mungkin anda lihat. Oleh itu, apa yang saya fikir adalah senario yang lebih realistik ialah anda melakukan penjelajahan anda, dan jika, semasa penerokaan itu, anda dapati isyarat yang (a) tidak mudah dipertanggungjawabkan oleh fizik dan kimia atau (b) mengingatkan isyarat yang berkait rapat dengan biologi di Bumi, maka anda akan teruja.
Apa yang akan berlaku kemudian, saya jamin anda, adalah bahawa 100 saintis yang giat akan masuk ke makmal dan melihat bagaimana, jika sama sekali, mereka dapat mensimulasikan apa yang anda lihat - tanpa menggunakan biologi. Dan saya rasa itu adalah perkara yang betul untuk dilakukan. Untuk perkara di mana taruhannya sangat tinggi, saya rasa seseorang ingin menjadi lebih berhati-hati dan sedar tentang perkara ini. Dan tentu itu bermaksud mengetahui lebih banyak mengenai keupayaan generik proses fizikal dan kimia untuk menanamkan tanda tangan kimia dan tekstur dalam batu daripada yang kita ketahui hari ini.
Tidak ada astrobiologi, tidak ada yang akan membuang masa mereka melakukan perkara-perkara ini kerana, di Bumi, kita tahu bahawa terdapat banyak biologi untuk sebahagian besar sejarah planet ini. Biologi ada di mana-mana. Biologi unggul dalam isyarat bahawa ia menyebarkan ke batuan sedimen. Oleh itu, siapa yang akan menghabiskan masa selama lima tahun sebagai saintis muda yang berusaha menghasilkan isyarat dengan kaedah abiologi yang berkait rapat dengan biologi? Namun, anda beralih ke Marikh dan ada banyak lagi alasan untuk melakukan perkara seperti itu.
PAGI: Sekiranya salah seorang penemu MER menemui batu yang sepertinya berisi bukti biologi martian, adakah NASA ingin kembali ke tempat itu dan membawanya pulang?
AK: Anda bertaruh. Bergantung pada apa yang kita dapati di Meridiani - untuk tidak menjejaskan apa yang kita dapati - ia mungkin menjadikannya sebagai laman web yang sangat berprioriti tinggi untuk NASA kembali dengan peralatan yang lebih canggih dan menjadi laman utama yang paling utama untuk pengembalian sampel; atau kita mungkin menghapuskannya.
Itulah keseluruhan alasan untuk kerja tambahan ini. Saya benar-benar menyukai keseluruhan rancangan NASA untuk melangkah selangkah demi selangkah, lakukan setiap langkah dengan teliti, dan pada langkah kedua membina apa yang anda pelajari pada langkah pertama. Ia masuk akal.
PAGI: Saya sedar saya meminta anda membuat spekulasi, di sini, tetapi menurut anda apakah kemungkinan Mars pernah menjadi dunia yang hidup?
AK: Saya betul-betul tidak tahu. Tetapi semua yang kami pelajari dalam beberapa tahun terakhir menunjukkan kepada saya bahawa air mungkin episodik dan bukannya berterusan di Marikh. Dan itu menurunkan kebarangkalian untuk biologi.
Sekiranya air terdapat di permukaan Martian selama 100 tahun setiap 10 juta tahun, itu tidak begitu menarik bagi biologi. Sekiranya ia hadir selama 10 juta tahun, itu sangat menarik.
Sudah tentu kita tidak dapat mengetahui bahawa Marikh adalah planet biologi. Separuh dari otak saya terus berusaha membuang peratusan, dan saya tahu ia adalah perkara yang tidak bermakna - saya rasa saya tidak akan melakukannya.
Tetapi saya dapat memberitahu anda bahawa salah satu peluang terbaik yang akan kita peroleh selama beberapa tahun untuk mengatasi persoalan itu ada di simpanan besi Meridiani.
Sumber Asal: Majalah Astrobiologi
