Красными шестиугольниками обозначены четыре участка, где марсоход Perseverance собирал образцы горных пород вокруг конуса выноса осадков в кратере Джезеро в 2022 году. Источник: NASA
В течение почти пяти месяцев в 2022 году марсоход NASA Perseverance собирал образцы горных пород на Марсе, которые могли бы переписать историю воды на Красной планете и даже содержать доказательства существования жизни на Марсе в прошлом.
Но информация, которую они содержат, не может быть извлечена без более детального анализа на Земле, что требует новой миссии на планету, чтобы извлечь образцы и вернуть их обратно. Ученые надеются получить образцы на Земле к 2033 году, хотя миссия NASA по возвращению образцов может быть отложена.
«Эти образцы — причина, по которой была запущена наша миссия», — сказал соавтор статьи Дэвид Шустер, профессор наук о Земле и планетах Калифорнийского университета в Беркли и член научной группы NASA по сбору образцов. «Это именно то, чего все надеялись достичь. И мы этого добились. Это то, что мы искали».
Чрезвычайная важность этих пород, отобранных из речных отложений в высохшем озере, которое когда-то заполняло кратер под названием Джезеро, подробно описана в исследовании, которое будет опубликовано 14 августа в журнале AGU Advances.
«Это первые и единственные осадочные породы, которые были изучены и собраны с планеты, отличной от Земли», — сказал Шустер. «Осадочные породы важны, потому что они были перенесены водой, отложены в стоячем водоеме и впоследствии изменены химическими процессами, в которых участвовала жидкая вода на поверхности Марса в какой-то момент в прошлом. Единственной причиной, по которой мы прибыли в Джезеро, было изучение этого типа пород. Это абсолютно фантастические образцы для всеобъемлющих целей миссии».
Шустер является соавтором статьи вместе с первым автором Таней Босак, геобиологом из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже.
«Эти керны пород, вероятно, являются старейшими материалами, взятыми из любой известной среды, которая могла поддерживать жизнь», — сказал Босак. «Когда мы вернем их на Землю, они могут многое рассказать нам о том, когда, почему и как долго на Марсе была жидкая вода, и могли ли на этой планете происходить какие-то органические, пребиотические и, возможно, даже биологические эволюции».
Примечательно, что некоторые образцы содержат очень мелкозернистые отложения, которые являются наиболее вероятным типом горной породы, сохранившим свидетельства существования микробной жизни на Марсе в прошлом — если на планете когда-либо была или есть жизнь.
«Жидкая вода — ключевой элемент во всем этом, поскольку она является ключевым ингредиентом биологической активности, насколько мы ее понимаем», — сказал Шустер, геохимик. «Мелкозернистые осадочные породы на Земле — это те, которые с наибольшей вероятностью сохраняют следы прошлой биологической активности, включая органические молекулы. Вот почему эти образцы так важны».
NASA объявило 25 июля, что Perseverance собрал новые образцы горных пород из обнажения под названием Cheyava Falls, которые также могут содержать признаки прошлой жизни на Марсе. Научные приборы марсохода обнаружили доказательства органических молекул, в то время как включения «пятен леопарда» в горных породах похожи на особенности, которые на Земле часто ассоциируются с окаменелой микробной жизнью.
В своем заявлении Кен Фарли, научный сотрудник проекта Perseverance в Калифорнийском технологическом институте, сказал: «С научной точки зрения Perseverance больше ничего не может предложить. Чтобы полностью понять, что на самом деле произошло в той марсианской речной долине в кратере Джезеро миллиарды лет назад, мы хотели бы привезти образец из водопада Чеява на Землю, чтобы его можно было изучить с помощью мощных инструментов, имеющихся в лабораториях».
Осадки содержат ответы
Шустер отметил, что Джезеро и конус отложений, оставленный рекой, которая когда-то впадала в него, вероятно, образовались 3,5 миллиарда лет назад. Эта обильная вода теперь исчезла, либо запертая под землей, либо потерянная в космосе. Но Марс был влажным в то время, когда жизнь на Земле — в форме микробов — уже была повсюду.
«Жизнь в тот момент времени, 3,5 миллиарда лет назад, шла своим чередом на Земле», — сказал он. «Основной вопрос: шла ли жизнь своим чередом на Марсе в тот момент времени?
«В любой точке Земли за последние 3,5 миллиарда лет, если вы дадите мне сценарий реки, впадающей в кратер и переносящей материалы в стоячий водоем, биология бы там закрепилась и оставила свой след, так или иначе», — добавил Шустер. «И в мелкозернистом осадке, в частности, у нас был бы очень хороший шанс зафиксировать эту биологию в лабораторных наблюдениях, которые мы можем провести над этим материалом на Земле».
Шустер и Босак признают, что оборудование для органического анализа на борту марсохода не обнаружило органических молекул в четырех образцах из осадочного конуса. Органические молекулы используются и производятся тем типом жизни, с которым мы знакомы на Земле, хотя их присутствие не является однозначным доказательством жизни.
«Мы не обнаружили четко органических соединений в этих ключевых образцах», — сказал Шустер. «Но то, что этот прибор не обнаружил органических соединений, не означает, что их нет в этих образцах. Это просто означает, что их не было в концентрации, которую могла обнаружить аппаратура марсохода в этих конкретных породах».
На сегодняшний день Perseverance собрал в общей сложности 25 образцов, включая дубликаты и атмосферные образцы, а также три «трубки-свидетеля», которые улавливают возможные загрязняющие вещества вокруг марсохода. Восемь дубликатов образцов горных пород, а также атмосферный образец и трубка-свидетель были помещены в так называемый кэш Three Forks на поверхности Джезеро в качестве резерва на случай, если марсоход столкнется с проблемами и бортовые образцы не смогут быть извлечены. Остальные 15 образцов, включая образец Cheyava Falls, собранный 21 июля, остаются на борту марсохода в ожидании извлечения.
Шустер был частью команды, которая проанализировала первые восемь собранных образцов горных пород, по два с каждого участка на дне кратера, все из которых были магматическими породами, вероятно, образовавшимися, когда метеорит врезался в поверхность и вырыл кратер. Эти результаты были представлены в статье 2023 года на основе анализов, проведенных приборами на борту Perseverance.
Новая статья представляет собой анализ еще семи образцов, три из которых являются дубликатами, теперь захороненными на поверхности Марса, собранных в период с 7 июля по 29 ноября 2022 года с фронта западного конуса выноса осадков в Джезеро. Босак, Шустер и их коллеги обнаружили, что породы в основном состоят из песчаника и аргиллита, все они созданы речными процессами.
«Perseverance обнаружил водные осадочные породы на фронте, вершине и краю западного конуса выноса Jezero и собрал набор образцов, состоящий из восьми карбонатных песчаников, сульфатно-богатого аргиллита, сульфатно-богатого песчаника, песчано-галечного конгломерата», — сказал Босак. «Породы, собранные на фронте конуса выноса, являются самыми старыми, тогда как породы, собранные на вершине конуса выноса, вероятно, являются самыми молодыми породами, образовавшимися во время водной активности и осаждения осадков в западном конусе выноса».
В то время как Босак больше всего интересуется возможными биосигнатурами в мелкозернистых отложениях, крупнозернистые отложения также содержат ключевую информацию о воде на Марсе, сказал Шустер. Хотя они с меньшей вероятностью сохраняют органические вещества или потенциальные биологические материалы, они содержат карбонатные материалы и детрит, вымытые с верховий течения ныне исчезнувшей рекой. Таким образом, они могут помочь определить, когда на Марсе фактически текла вода, что является основным направлением собственных исследований Шустера.
«С помощью лабораторного анализа этих обломочных минералов мы могли делать количественные выводы о том, когда откладывались осадки и каков был химический состав этой воды. Каков был pH (кислотность) этой воды, когда выпадали эти вторичные фазы? В какой момент времени происходило это химическое изменение?» — сказал он.
«Теперь в нашем наборе образцов есть комбинация, которая позволит нам понять условия окружающей среды, когда жидкая вода стекала в кратер. Когда эта жидкая вода стекала в кратер? Это было прерывисто?»
Исследователи подчеркнули, что ответы на эти вопросы основаны на анализе возвращенных материалов в наземных лабораториях с целью раскрытия органической, изотопной, химической, морфологической, геохронологической и палеомагнитной информации, которую они фиксируют.
«Одной из важнейших задач планетарной науки является возвращение этих образцов», — сказал Шустер.
Информация от: Калифорнийским университетом в Беркли
