Itt lehetett az élet egyik utolsó menedéke a Marson

A NASA hétfőn hozta nyilvánosságra a Curiosity kőzetfúrásainak részletes eredményeit. A Mars-járó leszállóhelyén a régmúltban hullámzó tó az élet egyik végső menedéke lehetett az egyre lakhatatlanabbá váló bolygón.

2013. február 8-a fontos mérföldkő volt az űrkutatás történetében, mert a Curiosity ekkor (küldetésének 182. napján) használta először mintavétel céljából robotkarjának kőzetfúró berendezését, a Yellowknife Bay-mélyedés John Klein elnevezésű pontjánál. A következő két hét során a rover átszitálta a finomszemcsés anyagot, és végül mindkét fedélzeti laboratóriumába sikeresen behelyezett egy kevés törmeléket.

Május 19-én egy újabb fúrásra is sor került, az előzőtől alig 3 méteres távolságban, az azonos kőzetrétegen kijelölt Cumberland-pontnál. Így két hasonló minta állt rendelkezésre a térség múltbeli fejlődéstörténetének megismeréséhez.

A Yellowknife Bay-mélyedésben készült panorámafelvétel-részleten a John Klein-pontot fekete X, a Cumberland-pontot fehér X jelöli, bal oldalt a háttérben pedig a Gale-kráter közepén emelkedő Aeolis-hegy oldallejtője látható Forrás: NASA

A NASA ma (december 9-én), közép-európai idő szerint 18 órakor tartott sajtótájékoztatóján ismertették a fúrásminták elemzésének legizgalmasabb eredményeit, amelyeket hat publikáció mutat be részletesen a ScienceXpress weboldalon, vagyis a Science tudományos folyóirat nyomtatás előtt megjelenő, nyilvános változatában.

A Gale-tó iszapos üledékei

A 154 kilométer átmérőjű Gale-kráter aljzatán gördülő Curiosity felvételei alapján több rétegtani egység különíthető el a landolás térségében. Ezek eltérő üledékképződési környezetekben jöttek létre, és magassági helyzetük alapján – egymáshoz képest – időrendbe is állíthatók.

A Gale-kráter háromdimenziós látványa északnyugat felől, amelyen piros kereszt jelöli a Curiosity leszállóhelyét (egészen közel a 7x20 kilométer átmérőjű landolási ellipszis középpontjához) Forrás: NASA

A küldetés első hónapjaiban a Curiosity nagyjából 400 métert haladt kelet felé a folyamatosan lejtő terepen, így a Yellowknife Bay-mélyedésben már 20 méterrel alacsonyabban járt leszállóhelyénél.

A leszállóhelytől a fúrási pontokig megtett útvonal térképe és domborzati szelvénye, a vizsgált kőzetrétegek elhelyezkedésével Forrás: NASA

A rover először a kb. 1,7 méter vastagságú, Glenelg elnevezésű rétegtani egységet érte el, amelyet bazaltos eredetű, keresztrétegzett homokszemcse-rétegek alkotnak, s leginkább áramló vízfolyás szállíthatta a területre a kráter északnyugati pereme felől.

Az alatta húzódó, vagyis idősebb Gillespie réteg 2 méter vastag homokkő-képződményein alig figyelhető meg réteges szerkezet, durvább szemcsemérete és erős cementáltsága pedig arra utal, hogy egy távolabbi vízfolyás hordalékkúpjának anyagaként jöhetett létre.

A Glenelg (a) és Gillespie (b) rétegtani egységek jellemző látványa Forrás: NASA

Azonban mindezeknél izgalmasabb a Yellowknife Bay-mélyedésben vizsgált legalsó helyzetű rétegtani egység, a világos árnyalatú Sheepbed. Becsült vastagsága több mint 1,5 méter, térbeli kiterjedése pedig legalább 30 négyzetkilométer, de akár többször ekkora is lehet. Töredezett mintázatú, közel sík térszíne a rátelepült, fiatalabb rétegektől eltérő képződési környezetre utal, aminek részletes tanulmányozása miatt került sor a kb. hat centiméter mélységű fúrási művelet(ek)re.

A két közeli ponton gyűjtött törmelék alapján a szürkés Sheepbed réteg egy bazaltos összetételű, agyagos-homokos képződmény, 0,05 milliméternél kisebb szemcsemérettel és 20% körüli agyagtartalommal. A NASA szakemberei szerint egykori állóvízben leülepedett iszapból alakult ki, ezért ritkán használt kifejezéssel iszapkőnek nevezhető.

A minták kémiai tulajdonságai azt mutatják, hogy a Gale-tó vizének pH-értéke közel állt a semlegeshez, sókoncentrációja pedig minimális volt – ellentétben például az Opportunity által tanulmányozott ősi tengerparti környezet sóüledékeivel. Ám az iszapréteg kőzetté válása után, másodlagos folyamatok hatására apró repedések keletkeztek szerkezetében, amelyeken később magas szulfát-tartalmú oldatok szivároghattak keresztül, s kénvegyületekkel töltötték ki a vékony járatokat.

Az 1,6 centiméter átmérőjű John Klein-fúráslyuk oldalfalán látható sötét foltok a ChemCam lézeres spektrométer lövési célpontjai, amelyek összetételének vizsgálata szerint a repedés világos kitöltése főként kalcium-szulfát ásványokat tartalmaz Forrás: NASA

Korbecslés

Az 1,5 méter vastagságú iszapkő lerakódásához szükséges időtartam – a hasonló földi üledékképződés átlagos sebessége alapján – legalább 1 500 év lehetett, ám az időközben zajlott eróziós folyamatokat is figyelembe véve sokkal inkább néhány tízezer, vagy közel százezer év tűnik valószínűnek.

A Cumberland-fúrásmintából származó nemesgáz-izotópok radiometrikus kormeghatározása szerint a törmelékszemcsék 3,6-4,2 milliárd éve képződhettek. Ez a kor elsősorban arra a kőzettestre vonatkozik, amelyben egy becsapódás során létrejött a Gale-kráter, s így a belső oldalfaláról lepusztuló anyaga fokozatosan a medence aljzatára szállítódhatott. A Sheepbed réteg képződési kora nehezebben becsülhető: valamikor a becsapódás után rakódott le, s biztosan régebben 1,6 milliárd évnél.

A bolygó fejlődéstörténetére vonatkozó legelfogadottabb modell feltételezi, hogy a Mars kezdetben sűrű légkörű vizes égitest volt, ám néhány százmillió év után valamilyen okból globális környezetváltozás zajlott le, és ritka légkörű, fagyos, száraz planétává változott. Ezért a legelterjedtebb álláspont szerint kb. 3,8 milliárd éve a H₂O már nem lehetett jelen folyékony állapotban a felszínen.

Azonban a Gale-tó iszapos üledéke valószínűleg fiatalabb képződmény, s ez arra utal, hogy bizonyos helyeken akár a marstörténet későbbi időszakaiban is létezhettek folyékony víztestek a Marson.

Az üledéket ért kozmikus sugárzás hatására keletkezett izotópok mennyisége alapján pedig az is megbecsülhető, hogy összesen alig 80 millió éven át volt a felszínen. Ez úgy lehetséges, hogy egykori lerakódása után valószínűleg nagyon rövid idő alatt befedték a Gillespie és Glenelg rétegek törmelékei, s csak néhány tízmillió évvel ezelőtt került újra felszínre, elsősorban a szél eróziós munkájának köszönhetően.

A marsi élet reménye

A Sheepbed anyagában is jelen van kb. 2 tömegszázalék H₂O, hasonlóan a Rocknest-pontnál a törmelékmarkoló lapáttal gyűjtött „nedves” felszíni anyagmintához. Továbbá hidrogén, oxigén, kén, szén, nitrogén és foszfor is kimutatható összetételében, vagyis tartalmazza mindazokat a biogén elemeket, amelyek nélkülözhetetlenek az általunk ismert, földi típusú életforma kialakulásához.

A különböző kénvegyületek (például kénhidrogén és kén-dioxid), illetve eltérő oxidáltságú vasvegyületek jelenléte lényeges különbség a korábbi leszállóegységek által vizsgált felszíni anyagmintákhoz képest. S mivel ezek a vegyületpárok úgy alakíthatók át egymásba, hogy közben energia termelődik, akár ősi kemoautotróf (kémiai energiát hasznosító) mikroorganizmusok életnyomaiként is értelmezhetők.

Mindezek alapján a Gale-tó iszapos aljzata – jelenlegi ismereteink szerint – az életre legalkalmasabbnak tűnő környezet volt a Marson. Ráadásul valószínűleg nem a bolygó kezdeti vizes időszakában, hanem később létezett, és csak rövid ideig volt kitéve a felszínt érő intenzív sugárzásnak. Ezért a Gale-kráter nagyobb esélyt jelent a reményeink szerint a Marson zajlott biológiai folyamatok szervesanyag-maradványainak megőrződésére, mint az égitest bármely eddig ismert más területe.