حقوق الصورة: ESA
مجلة علم الأحياء الفلكي (AM): الدفعة الأولى من الصور من Meridiani Planum ، التي تُظهر طبقة صخرية دقيقة ، جعل العلماء متحمسين للغاية. ما هي انطباعاتك الأولية؟
أندرو نول (AK): لقد عرفنا منذ عدة سنوات ، من البيانات المدارية ، أن هناك صخورًا متعددة الطبقات على كوكب المريخ ، لكن الفرصة تتيح لنا أول فرصة للذهاب والعمل مباشرة على بعض هذه الصخور في نتوء. بالنسبة للجيولوجيين ، لا يمكنك المبالغة في التأكيد على أهمية ذلك.
تشير حقيقة كونها نوعًا من الجداول إلى أنها إما رواسب بركانية أو رواسب إلى حد ما. واحتمال وجود صخور رسوبية في الموقع على سطح المريخ يمكننا الصعود إليها واستجوابها هو أفضل سيناريو ، بقدر ما أشعر بالقلق.
صباحا: ماذا لو تبين أنها رواسب رماد بركاني؟ هل هذا سيجعل السيناريو أقل إثارة للاهتمام؟
AK: لا على الاطلاق. أعتقد أن أحد الأسئلة الكبيرة هو ، ما هي العمليات السائدة التي أدت إلى ظهور الصخور ذات الطبقات على سطح المريخ؟ لا يوجد سبب للاعتقاد بأن كل صخرة ذات طبقات على كوكب المريخ تكونت بنفس الطريقة التي كانت تجلس بها الفرصة أمامها. ولكن أن تعرف حتى كيف تكون إحدى تلك الصخور ذات الطبقات ستكون خطوة في الاتجاه الصحيح.
سنعرف أيضًا قريبًا ما إذا كانت إشارة الهيماتيت في Meridiani التي تم اكتشافها من المدار مقيمة في تلك الصخور. تذكر سبب وجودنا في Meridiani Planum بسبب هذه الإشارة القوية لشكل معين من أكسيد الحديد يسمى الهيماتيت. من الصعب التفكير في صنع الهيماتيت بدون بعض تفاعلات الماء السائل مع الصخور. لذلك حتى لو كانت صخرة بركانية ، فسوف يساعد ذلك على تقييد تفكيرنا في واحدة من أكثر الشذوذ الكيميائي إثارة للاهتمام على هذا الكوكب.
صباحا: هناك نهر في إسبانيا ، ريو تينتو ، حيث أمضيت بعض الوقت في البحث. لقد اقترحت أن الطريقة التي تدهورت بها معادن الحديد في ريو تينتو وتحولت بمرور الوقت قد تلقي بعض الضوء على كيفية تشكل الهيماتيت في ميريدياني. هل يمكنك شرح الاتصال؟
AK: اسمحوا لي أن أبدأ في البداية. إن أنواع التفكير التي نقدمها لتفسير الحديد على كوكب المريخ سيتم إخبارها بتجربتنا مع الحديد المؤكسد على سطح الأرض. هناك عدد من الطرق التي تكونت بها رواسب الحديد على كوكبنا. قد لا يكون أحد منهم نظيرًا دقيقًا لما حدث على كوكب المريخ. لكن كل واحد منهم قد يعطي حكاية من المعلومات التي ستساعدنا على التفكير في كوكب المريخ.
الآن ، ريو تينتو مكان مثير للاهتمام للغاية. تقع في جنوب غرب إسبانيا ، على بعد ساعة تقريبًا غرب إشبيلية ، وربما ساعة أخرى شرق الحدود البرتغالية. تعتبر ريو تينتو في الواقع ذات أهمية تاريخية للناس في أمريكا منذ أن أبحر كولومبوس في عام 1492 من ميناء عند فم ريو تينتو. لكنها أيضًا ذات أهمية لجيولوجيين التعدين لأنها كانت منجمًا على الأقل منذ زمن الرومان.
ما يتم استخراجه هناك هو خام الحديد. منذ حوالي 400 مليون سنة شكلت العمليات الحرارية المائية هذه رواسب خام الحديد. في الغالب يكون الحديد على شكل كبريتيد الحديد أو ذهب الأحمق. خام غني جدا. عندما تتسرب مياه الأمطار من خلال هذه الرواسب ، فإنها تؤكسد البيريت ويحدث شيئان. الأول ، أنه يشكل حمض الكبريتيك. لذلك الماء في النهر له درجة حموضة حوالي 1 ؛ حمضية جدا. وثانيًا ، يتأكسد الحديد. لذا فإن الماء هو حول لون الياقوت ، لأنه يحمل هذا الحديد.
المثير للاهتمام هو أنه إذا نظرت إلى الرواسب التي تتكون من ريو تينتو اليوم ، فإن معظم الحديد يخرج كمعادن كبريتات الحديد ، أي مزيج من الحديد والكبريت والأكسجين ؛ وقليل منه يخرج كمعدن يسمى goethite ، وهو الحديد الممزوج بالأكسجين وقليلا من الهيدروجين. غوثيت هو في الأساس صدأ.
ليس هذا ما تراه في Meridiani على كوكب المريخ. ولكن المثير للاهتمام في إيداع ريو تينتو هو أن هذه العملية تجري منذ 2 مليون سنة على الأقل. وهناك سلسلة من التراسات التي تعطينا فكرة عما يحدث لهذه الودائع بمرور الوقت.
ما نجده هو أنه بعد بضعة آلاف من السنين فقط ، اختفت جميع معادن الكبريتات وجميع الحديد في هذه المادة تسمى goethite. ولكن عندما تذهب إلى تراسات قديمة وكبيرة ، وبحلول الوقت الذي تصل فيه إلى تراسات يبلغ عمرها مليوني سنة ، يتم استبدال الكثير من هذا الغيتايت بالهيماتيت ، وهو المعدن الموجود على المريخ. وهو هيماتيت محبب إلى حد ما ، وهو أيضًا ما نراه في المريخ.
لذا فإن أول شيء نتعلمه في Rio Tinto هو أنه لا يحتاج المرء إلى التفكير إلا في العمليات التي تودع الهيماتيت الحبيبات الخشنة من البداية. يمكن أن تتشكل خلال ما يسميه الجيولوجيون دياجينيسيس. أي أنه يمكن أن يتشكل من خلال العمليات التي تؤثر على الصخور عبر الزمن ، ويمكنها فعل ذلك في درجات حرارة منخفضة ودون أن تُدفن بعمق وتتعرض لضغط مرتفع. وبهذا المعنى ، تُظهر لنا ريو تينتو طريقة أخرى يمكن أن يصل بها الهيماتيت في ميريدياني إلى هناك. يوسع الخيارات التي نعتبرها.
صباحا: عندما يقول الجيولوجيون أشياء مثل "درجة حرارة منخفضة" ، غالبًا ما تعني شيئًا مختلفًا عما يفعله الآخرون منا.
AK: عندما أقول "درجة حرارة منخفضة" ، أتحدث عن درجات الحرارة التي نعيشها أنا وأنت يوميًا ، درجة حرارة الغرفة. أعتقد أن معظم المياه الجوفية في ريو تينتو تتراوح بين 20 و 30 درجة مئوية ، وربما 70 إلى 80 درجة فهرنهايت.
صباحا: هل يتغير نسيج الصخور بمرور الوقت مع مرور المعدن بعملية التحول إلى غاز؟
AK: نعم إنها كذلك. على الرغم من أن الأمر المثير للاهتمام هو أنه في حين أن الملمس على مستوى ما يمكن أن يلاحظه التصوير المجهري بالتأكيد يتغير بالتأكيد من خلال التاريخ السكري ، إلا أن ميزات النطاق الأكبر للترسيب التي قد تراها من خلال النظر عن كثب إلى نتوء مع Pancam تبدو ثابتة. لذا ، على الرغم من أن الصخرة تمر بهذه التغييرات ، إلا أنها تحتفظ بتوقيعات رسوبية على تكوينها ، وهو أمر مثير. هذا مهم.
أ.ب: تقول أنه في ريو تينتو يمكنك رؤية شريحة مدتها 2 مليون سنة توضح لك العملية التنفسية بمرور الوقت. لكن النتوءات التي شاهدتها فرصة في ميريدياني يمكن أن يكون عمرها 2 مليار سنة. هل سيظلون يحتفظون بأي معلومات مفيدة بعد ذلك الوقت الطويل؟
AK: إليك الأخبار الجيدة حول الجيولوجيا: بالنسبة للصخور الرسوبية ، على وجه الخصوص ، فإن معظم التغييرات التي تتعرض لها الصخور تخضع لها في وقت مبكر جدًا من تاريخها. ما لم تخضع الصخرة للتحول ، فتدفن وتعرض لضغوط عالية ودرجة حرارة ، في غضون بضعة ملايين من السنين على الأكثر من تكوينها ، تستقر في شكل ستحتفظ به إلى أجل غير مسمى.
أنا أعمل في عملي اليومي على صخور ما قبل الكمبري على هذا الكوكب. ويمكنني أن أضمن لكم أنه عندما أنظر إلى صخرة رسوبية عمرها مليار سنة ، فإن معظم التغييرات التي مرت بها تلك الصخرة حدثت خلال الـ 200 ألف سنة الأولى من حياتها. ثم تستقر ، وتنتظر فقط الجيولوجي.
صباحا: وليس لدينا سبب للاعتقاد بأن الفيزياء تتصرف بشكل مختلف على كوكب المريخ؟
AK: هذا ما نقوم به من أجلنا. لقد قلت هذا من قبل في علم الفلك: عندما تبحث عن حياة خارج كوكبنا ، ليس لديك أي ضمان بأن علم الأحياء في مكان آخر سيكون كما هو هنا. لكن لديك ضمان جيد جدًا بأن الفيزياء والكيمياء ستكونان متماثلتين.
صباحا: جزء مما يجعل Meridiani مثيرًا للاهتمام هو أنه لا يشبه أي مكان آخر على كوكب المريخ. حتى إذا كنت قادرًا على معرفة تاريخ Meridiani ، إلى أي مدى ستتمكن من تعميم هذه المعرفة على كوكب المريخ ككل؟
AK: أعتقد أنه سيحد بالتأكيد من الطريقة التي نفكر بها في كوكب المريخ. قد يكون ذلك ، من حيث التوقيع الكيميائي والصخري الشامل للمريخ ، أن Gusev سوف يتحول إلى سطح المريخ الأفضل. أي أن معظم المريخ - في الواقع ، معظم المريخ تقريبًا - مغطى بالبازلت ، ثم مغطى بالغبار الناعم. وهذا ما نراه في Gusev.
الآن ، اتضح أنه إذا قمت بإزالة إشارة الهيماتيت من توقيعات المواد السطحية في Meridiani التي حصلنا عليها من المدار ، فهي أيضًا من البازلت. لذا فهي ليست جزءًا غير طبيعي تمامًا من الكوكب. يبدو أنه جزء تمثيلي من كوكب القلب ، مع وجود إشارة الهيماتيت الفريدة هذه عليه.
واحدة من ميزات الرواسب الحديدية من Meridiani هي أنه على الرغم من كونه محليًا بالنسبة لكوكب الأرض بأكمله ، إلا أنه منتشر جغرافيًا حيث لديك آلاف الكيلومترات المربعة التي تمنح هذا التوقيع.
يعتقد الكثير من الناس أن العمليات الحرارية المائية وعمليات المياه الجوفية ستعطي فقط إشارات حديد محلية صغيرة ، ولكن في الواقع ، فإن الطبقات الغنية بالهيماتيت في رواسب ريو تينتو ، تبلغ عدة آلاف من الكيلومترات المربعة. لأن هذه المياه الجوفية تنتشر في طبقة فوق مساحة واسعة.
لذا فإن رواسب حديد ريو تينتو تفعل العديد من الأشياء التي يجب أن نضعها في الاعتبار في Meridiani. فهي تجمع بين العمليات الحرارية المائية القديمة والعمليات الشديدة الحرارة الأصغر ؛ يحتاجون إلى الماء ؛ يمكن أن تكون تشكيل طبقة ؛ ويمكن أن تكون واسعة الانتشار.
إنها ليست المجموعة الوحيدة من العمليات التي يمكنها القيام بذلك بأي وسيلة. أنا لست متحيزًا بشكل خاص لصالح ريو تينتو كمناظرة أفضل لـ Meridiani من أي شيء آخر. أعتقد أننا عندما نبدأ في هذا الاستكشاف ، نحتاج على الأقل إلى الاحتفاظ في ملف ذاكرتنا بالعديد من المنتجات والعمليات المختلفة التي تتعامل مع الحديد قدر الإمكان.
جميع الإعدادات المختلفة لترسب الحديد وعمليات ترسب الحديد التي نراها على هذا الكوكب تحمل إشارات كيميائية ونسيجية يمكن للفرصة اكتشافها على Meridiani. يمكننا استخدام هذه المقارنات لمساعدتنا على معرفة كيفية تشكل الهيماتيت ميريدياني.
صباحا: أحد الجوانب المثيرة للاهتمام في ريو تينتو كموقع للأبحاث هو أنه على الرغم من أن المياه في النهر حمضية للغاية ، إلا أن هناك بكتيريا تعيش فيها. عندما تنظر إلى رواسب الهيماتيت القديمة في تلك المنطقة ، هل ترى البكتيريا الأحفورية؟
AK: نعم انت كذلك. في الواقع ، لم يكن أحد الأشياء التي جذبتني للعمل مع زملائي الإسبان أنها بيئة غريبة اليوم. في حين أنه من الممتع أن تكون مهتمًا بالحياة على الهامش البيئي اليوم ، فإن معظم الحياة - ومعظم ما يمكنك تعلمه عن علم الأحياء اليوم - تأتي من كائنات عادية تعيش في ظروف عادية. هناك 99٪ من تنوع الحياة.
من ناحية أخرى ، هناك سؤال رائع يمكن طرحه في ريو تينتو. يمكننا أن نرى العمليات التي شكلت رواسب حديد ريو تينتو الجارية اليوم. يمكننا أن نرى العمليات الكيميائية. يمكننا أن نرى ما هو علم الأحياء في البيئة. لكن السؤال الحقيقي الذي يريد المرء أن يضعه في الاعتبار عند التفكير في Meridiani هو: ما هي ، إن وجدت ، توقيعات ذلك علم الأحياء التي يتم الحفاظ عليها بالفعل في الصخور المستقرة ديناميكيًا؟
الأول هو ذلك. إذا كنت محظوظًا بما يكفي للوصول إلى المجهر - قد يكون هذا بدقة تتجاوز ما يمكن أن تأمل فيه من التصوير المجهري - يمكنك رؤية خيوط ميكروبية فردية تم حفظها بشكل جميل. إذاً ، هذه أول أخبار سارة هي أن الحديد المثبت ديناميكيًا يمكن أن يحتفظ بصمة مجهرية لعلم الأحياء.
والخبر الأفضل هو أن هناك ميزتين في علم الأحياء يتم الحفاظ عليهما في القوام الأكثر على مستوى مقلة العين في هذه الصخور.
الأول هو أنك تحصل أحيانًا على فقاعات صغيرة تتشكل بسبب انبعاث الغازات من التمثيل الغذائي. وبعض هذه الأسقف في الواقع مع معادن حديدية ويمكن الحفاظ عليها من خلال عملية التحول. وهذا صحيح إلى حد كبير عبر معظم الصخور الرسوبية التي نجدها في العمود الجيولوجي. يمكنك الحصول على مساحات غازية محفوظة وترتبط مساحات الغاز هذه دائمًا بالإنتاج البيولوجي للغازات.
صباحا: كيف دائما؟
AK: في تجربتنا على الأرض ، إنها 100٪ تقريبًا. ما تريد أن تسأل عنه هو: ما العمليات الأخرى غير علم الأحياء التي قد تؤدي إلى غازات داخل رواسب على كوكب؟ هذا شيء يمكنك إجراء التجارب عليه. لا أعلم أن أي شخص أزعج نفسه للقيام بذلك على هذا الكوكب. لأنه بصراحة ، علم الأحياء منتشر لدرجة أن هذه هي اللعبة الرئيسية في المدينة ، على أي حال. ولكن يمكن للمرء القيام بالتجارب.
الشيء الآخر ، الذي أشعر به بقوة أكبر ، هو أنه في كثير من الأحيان ، حيث توجد مجموعات ميكروبية ، تشكل هذه المجموعات الجميلة من الخيوط التي تنتشر فقط عبر السطح. إنهم يبدون تقريبا مثل بدة الحصان. الآن الشيء العظيم هو أنه عندما يتم ترسيب المعادن في هذه البيئات ، فإنها تنوى في الواقع على هذه الخيوط من الخيوط ، وتحصل على مواد رسوبية جميلة تبدو ، مرة أخرى ، مثل بدة الحصان.
يمكنك رؤيتها في يلوستون بارك ، في كل من سلاسل السليكون وترسيب الكربونات. إذا ذهبت إلى أماكن مثل ماموث سبرينغز ، يمكنك رؤيتها تحدث اليوم. وإذا قمت بالتنزه في المناطق الداخلية ، يمكنك رؤية أمثلة قديمة على ذلك ، التوقيعات الجميلة المحفوظة في الصخرة.
في Rio Tinto ، يمكنك رؤية ترسب الحديد على هذه الخيوط. وفي التراسات التي يبلغ عمرها مليوني عام ، يمكنك رؤية هذه القوام الحديدي الخيط. وهناك ، مرة أخرى ، لا أعرف أي عملية أخرى غير علم الأحياء التي يمكن أن تشكل تلك. لذلك هذا شيء يجب أن تبقي عينيك فيه عندما تنظر إلى صخرة مترسبة على كوكب المريخ.
صباحا: وهل يمكنك أن ترى هذه مع بانكام؟
AK: إذا أخذت Pancam إلى Rio Tinto أو Yellowstone Park ، فسوف يقفزان إليك. إطلاقا.
صباحا: إذا اتضح أن حجر الأساس في موقع هبوط فرصة الفرص يتكون من رواسب رسوبية ، فهل هذا يعني أنه عندما تم وضع تلك الرواسب ، كان يجب أن يكون هناك ماء سائل حولها؟
AK: من المرجح جدا.
صباحا: لذا إذا كانت رسوبية ، ورأى بانكام نوعًا ما من الملمس على الأرض يدل على علم الأحياء ، فهل يعني ذلك أن الفرصة قد اقتربت من العثور على دليل على الحياة على كوكب المريخ؟
AK: هذه هي كبيرة إذا كان سيكون يومًا كبيرًا.
دعونا نرجع ثانية ، لأنها تتطرق إلى القليل من الفلسفة حول الطريقة التي تبحث بها عن هذه الأشياء. قبل بضع سنوات ، شرعت وكالة ناسا في حملة تمويل لمحاولة توقع أي نوع من التوقيع البيولوجي الإيحائي الذي يمكن العثور عليه في أي نوع من استكشاف كوكب آخر حتى لا يتم خدش رؤوسنا.
لكن الحقيقة البسيطة هي أنه لا يمكنك توقع أي شيء قد تراه. لذا أعتقد أن السيناريو الأكثر واقعية هو أنك تقوم باستكشافك ، وإذا وجدت ، أثناء ذلك الاستكشاف ، إشارة (أ) لا يمكن حسابها بسهولة بالفيزياء والكيمياء أو (ب) تذكرنا بالإشارات التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالبيولوجيا على الأرض ، فإنك تشعر بالحماس.
ما يمكن أن يحدث بعد ذلك ، يمكنني أن أضمن لك ، هو أن 100 عالم مغامر سيذهبون إلى المختبر ويرون كيف يمكنهم ، على الإطلاق ، محاكاة ما تراه - دون استخدام علم الأحياء. وأعتقد أن هذا هو الشيء الصحيح الذي يجب فعله. بالنسبة للأشياء التي تكون فيها المخاطر عالية للغاية ، أعتقد أن المرء يريد أن يكون حذراً ورصيناً حول هذا الأمر كما يمكنك. وهذا يعني بالتأكيد معرفة الكثير عن القدرة التوليدية للعمليات الفيزيائية والكيميائية على زرع التوقيعات الكيميائية والنصية في الصخر أكثر مما نعرفه اليوم.
غياب علم الأحياء الفلكية ، لن يضيع أحد وقته في القيام بهذه الأشياء لأنه ، على الأرض ، نعرف أن هناك بيولوجيا لمعظم تاريخ الكوكب. علم الأحياء في كل مكان. علم الأحياء بارز في الإشارات التي تضفيها على الصخور الرسوبية. إذًا من الذي سيقضي خمس سنوات من وقته كعالم شاب يحاول توليد إشارة بوسائل حيوية ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالبيولوجيا؟ ومع ذلك ، يمكنك التبديل إلى كوكب المريخ ، وهناك الكثير من الأسباب للقيام بهذا النوع من الأشياء.
صباحا: إذا عثرت إحدى مركبات روفر مير على صخرة يبدو أنها تحتوي على دليل على علم الأحياء المريخي ، فهل تريد ناسا العودة إلى ذلك المكان وإعادته إلى المنزل؟
AK: تتحدى. اعتمادًا على ما نجده في Meridiani - وليس المساس بما نكتشفه - قد يجعلها إما موقعًا ذا أولوية عالية جدًا لناسا للعودة بمعدات أكثر تعقيدًا وتكون موقعًا ذا أولوية قصوى لعودة العينة أو يمكننا شطبها.
هذا هو السبب الكامل لهذا النوع من العمل التدريجي. أنا في الواقع أحب الهندسة الكاملة لخطة وكالة ناسا للذهاب خطوة واحدة في كل مرة ، والقيام بكل خطوة بعناية ، وفي الخطوة الثانية بناء على ما تعلمته في الخطوة الأولى. يبدو الأمر معقولا.
صباحا: أدرك أنني أطلب منك التكهن هنا ، ولكن ما هي احتمالات أن المريخ كان يومًا ما عالمًا حيًا؟
AK: لا اعرف حقا. لكن كل ما تعلمناه في السنوات القليلة الماضية يوحي لي أن المياه ربما كانت عرضية أكثر من كونها ثابتة على كوكب المريخ. وذلك يقلل من احتمالية علم الأحياء.
إذا كان الماء موجودًا على سطح المريخ لمدة 100 عام كل 10 ملايين سنة ، فهذا ليس مثيرًا للاهتمام بالنسبة لعلم الأحياء. إذا كانت موجودة لمدة 10 مليون سنة ، فهذا مثير للاهتمام.
من المؤكد أننا لن نجد أن كوكب المريخ كان كوكبًا بيولوجيًا. نصف عقلي يستمر في محاولة التخلص من نسبة مئوية ، وأنا أعلم أنه شيء لا معنى له للقيام به - أعتقد أنني لن أفعل ذلك.
لكن يمكنني أن أخبرك أن إحدى أفضل الفرص التي سنحصل عليها لعدد من السنوات لمعالجة هذا السؤال موجودة هنا في رواسب الحديد من Meridiani.
المصدر الأصلي: مجلة علم الأحياء الفلكي
