Resim kredisi: ESA
Astrobiyoloji Dergisi (AM): Meridiani Planum'un ince katmanlı ana kaya gösteren ilk görüntü grubu, bilim adamlarını oldukça heyecanlandırıyor. İlk izlenimleriniz neler?
Andrew Knoll (AK): Birkaç yıldır yörünge verilerinden Mars'ta katmanlı kayalar olduğunu biliyoruz, ancak Fırsat bize bu kayaların bazılarında doğrudan bir çıkıntıda doğrudan gitme ve çalışma şansı veriyor. Jeologlar için bunun önemini fazla vurgulayamazsınız.
Tablo şeklinde olmaları, oldukça ince volkanik tortular veya sedimanlar olduklarını göstermektedir. Mars'ta yukarı çıkıp sorgulayabileceğimiz yerinde tortul kayalara sahip olma ihtimali, endişe duyduğum kadarıyla en iyi senaryo ile ilgili.
AM: Ya volkanik kül yataklarına dönüşürlerse? Bu daha az ilginç bir senaryo yaratacak mı?
AK: Bir şey değil. Bence en büyük sorulardan biri, Mars'taki katmanlı kayalara yol açan baskın süreçler nelerdir? Mars'taki her katmanlı kayanın, Fırsat'ın önünde oturanlarla aynı şekilde oluştuğuna inanmak için bir neden yok. Ancak bu tabakalı kayalardan birinin nasıl oluştuğunu bile doğru yönde bir adım olacaktır.
Yakında Meridiani'deki yörüngeden tespit edilen hematit sinyalinin bu kayalarda yerleşik olup olmadığını da bileceğiz. Meridiani Planum'da olmamızın nedeninin, hematit adı verilen belirli bir demir oksit formu için güçlü sinyal olmasından kaynaklandığını unutmayın. Kayalarla sıvı su etkileşimi olmadan hematit yapmayı düşünmek çok zordur. Volkanik bir kaya olsa bile, gezegendeki en ilginç kimyasal anormalliklerden biri hakkındaki düşüncemizi kısıtlamaya yardımcı olacaktır.
AM: İspanya'da araştırma yapmak için biraz zaman harcadığınız bir nehir olan Rio Tinto var. Rio Tinto'daki demir minerallerinin zamanla bozulma ve dönüşme biçiminin Meridiani'deki hematitin nasıl oluştuğuna ışık tutabileceğini önermiştiniz. Bağlantıyı açıklayabilir misiniz?
AK: Bırak baştan alayım. Mars'ta demirin yorumlanmasına getirdiğimiz düşünce türleri, Dünya'nın yüzeyindeki oksitlenmiş demir ile ilgili deneyimimizle bilgilendirilecektir. Gezegenimizde demir yataklarının oluşmasının birkaç yolu vardır. Hiç kimse Mars'ta olanlar için kesin bir analog olmayacak olabilir. Ancak her biri Mars'ı düşünmemize yardımcı olacak bilgiler verebilir.
Şimdi, Rio Tinto çok ilginç bir yer. İspanya'nın güneybatısında, Sevilla'nın yaklaşık bir saat batısında, belki de Portekiz sınırının bir saat doğusunda. Rio Tinto, Columbus'un 1492'de Rio Tinto'nun ağzındaki bir limandan yola çıkmasından bu yana Amerika'daki insanlara tarihsel ilgi duyuyor. Ancak jeologları incelemek de ilgi çekicidir, çünkü en azından Romalılar zamanından beri bir maden olmuştur.
Madende demir cevheri var. Yaklaşık 400 milyon yıl önce hidrotermal işlemler bu demir cevheri yataklarını oluşturdu. Çoğunlukla demir, demir sülfür veya aptal altını şeklindedir. Çok zengin bir cevher. Yağmur suyu bu tortulardan süzülürken, piriti oksitler ve iki şey olur. Birincisi, sülfürik asit oluşturur. Böylece nehirdeki suyun pH'ı yaklaşık 1; çok asidik. Ve iki, demir oksitlenir. Bu nedenle, bu demirin etrafından taşınması nedeniyle su yakut rengiyle ilgilidir.
İlginç olan, bugün Rio Tinto'dan oluşan yataklara bakarsanız, demirin çoğu demir sülfat mineralleri, yani demir, sülfür ve oksijenin bir kombinasyonu olarak çıkıyor; ve bunun bir kısmı, oksijen ve biraz hidrojen ile karıştırılmış demir olan goetit adı verilen bir mineral olarak çıkıyor. Goethite temel olarak pastır.
Mars'taki Meridiani'de gördüğünüz şey bu değil. Ancak Rio Tinto yatağıyla ilgili ilginç olan, bu sürecin en az 2 milyon yıldır devam ediyor olması. Ve bu birikintilere zaman içinde ne olduğuna dair bize bir fikir veren bir dizi teras var.
Bulduğumuz şey, sadece birkaç bin yıl sonra, tüm sülfat minerallerinin kaybolduğu ve tüm demirin goetit adı verilen bu malzemede olduğu. Ancak daha eski ve daha eski teraslara girerken, 2 milyon yıllık teraslara ulaştığınızda, bu goetitin yerini hematit, Mars'taki mineral aldı. Ve oldukça kaba taneli bir hematit, bu da Mars'ta gördüğümüz şey.
Bu yüzden Rio Tinto'da öğrendiğimiz ilk şey, kişinin sadece kaba taneli hematiti en başından alan süreçler hakkında düşünmeye gerek olmadığıdır. Jeologların diyajenez dediği sırada oluşabilir. Yani, zaman içinde kayaları etkileyen süreçlerle oluşabilir ve bunu düşük sıcaklıklarda ve derin gömülmeden ve yüksek basınca maruz kalmadan yapabilir. Bu anlamda Rio Tinto bize Meridiani'deki hematitin oraya ulaşmasının başka bir yolunu gösteriyor. Düşündüğümüz seçenekleri genişletir.
AM: Jeologlar “düşük sıcaklık” gibi şeyler söylediğinde, çoğu zaman diğerlerinden farklı bir şey ifade ederler.
AK: “Düşük sıcaklık” dediğimde, sizin ve benim yaşadığımız sıcaklıklardan, oda sıcaklığından bahsediyorum. Rio Tinto yer altı sularının çoğunun 20 ila 30 derece, belki 70 ila 80 derece Farenheit arasında olduğunu tahmin ediyorum.
AM: Bir mineral diyajenez sürecinden geçerken kayanın dokusu zamanla değişir mi?
AK: Evet öyle. İlginç olan şey, mikroskobik görüntüleyicinin gördüğü seviyedeki dokuların diyajenetik tarih boyunca kesinlikle değişmesine rağmen, Pancam'la yapılan çıkıntıya yakından bakarak göreceğiniz daha büyük ölçekli özelliklerin kalıcı olduğu görülüyor. Bu nedenle, kaya bu değişikliklerden geçmesine rağmen, oluşumunun tortul imzalarını korur, bu da heyecan vericidir. Bu önemli.
AB: Rio Tinto'da size zaman içinde diyajenetik süreci gösteren 2 milyon yıllık bir dilim görebileceğinizi söylüyorsunuz. Ancak Fırsatın Meridiani'de gördüğü çıkıntılar 2 milyar yaşında olabilir. Bu süre geçtikten sonra hala yararlı bilgiler tutacaklar mı?
AK: İşte jeoloji hakkında iyi haberler: Tortul kayaçlar için, özellikle, bir kayanın geçirdiği değişikliklerin çoğu, tarihinin çok erken dönemlerinde yaşandı. Bir kaya metamorfizmaya maruz kalmadıkça, gömülüp yüksek basınçlara ve sıcaklığa maruz kalmadıkça, oluşumundan itibaren en az birkaç milyon yıl içinde süresiz olarak tutacağı bir şekle stabilize olur.
Gündüz işimde bu gezegendeki Prekambriyen kayalarda çalışıyorum. Ve size garanti edebilirim ki, milyar yıllık bir tortul kayaya baktığımda, o kayanın yaptığı değişikliklerin çoğunun yaşamının ilk 200 bin yılında gerçekleştiğini garanti ederim. Ve sonra stabilize olur ve sadece bir jeolog bekler.
AM: Ve fiziğin Mars'ta farklı davrandığına inanmak için bir nedenimiz yok mu?
AK: Bizim için böyle yapıyoruz. Bunu astrobiyoloji açısından daha önce de söyledim: Gezegenimizin ötesinde bir yaşam ararken, başka bir yerde biyolojinin burada olduğu gibi olacağına dair hiçbir güvenceniz yok. Fakat fizik ve kimyanın aynı olacağına dair oldukça iyi bir güvenceniz var.
AM: Meridiani'yi ilginç yapan şeylerden biri, Mars'taki herhangi bir yerden farklı olmasıdır. Meridiani'nin tarihini anlayabilseniz bile, bu bilgiyi bir bütün olarak Mars'a ne kadar genelleştirebilirsiniz?
AK: Bence Mars'ı bütün bir gezegen olarak düşünme şeklimizi kesinlikle kısıtlayacaktır. Mars'ın genel kimyasal ve kaya imzası açısından Gusev'in daha iyi bir standart sayı Mars yüzeyi olduğu ortaya çıkabilir. Yani, Mars'ın çoğu - aslında, neredeyse Mars'ın tamamı - bazalt ile kaplanır ve daha sonra ince tozla kaplanır. Gusev'de gördüğümüz şey bu.
Şimdi, ortaya çıkıyor ki, hematit sinyalini Meridiani'deki yörüngeden aldığımız yüzey malzemelerinin imzalarından ayırırsanız, aynı zamanda esas olarak bazalttır. Yani gezegenin tamamen anormal bir parçası değil. Gezegenin temsili bir parçası olduğu görülüyor, bu eşsiz hematit sinyali üzerine katmanlı.
Meridiani demir yatağının özelliklerinden biri, tüm gezegene göre yerel olmasına rağmen, bu imzayı veren binlerce kilometrekareye sahip olmanız açısından coğrafi olarak yaygındır.
Birçok insan hidrotermal süreçlerin ve yeraltı suyu süreçlerinin sadece küçük yerel demir sinyalleri vereceğini düşünüyor, ancak aslında, Rio Tinto yatağındaki hematit açısından zengin katmanlar binlerce kilometre yol kat ediyor. Çünkü bu yeraltı suları geniş bir alana yayılmış.
Rio Tinto demir yatakları Meridiani'de aklımızda tutmamız gereken birkaç şey yapıyor. Eski hidrotermal ve genç düşük sıcaklık süreçlerini birleştirirler; suya ihtiyaçları var; tabaka oluşturma olabilirler; ve yaygın olabilirler.
Hiçbir şekilde, bunu yapabilen tek süreç onlar değil. Rio Tinto'yu Meridiani'ye her şeyden daha iyi bir analog olarak özellikle önyargılı değilim. Sadece bu araştırmaya girerken, en azından demir ile uğraştığımız kadar çok farklı ürün ve işlemi bellek dosyamızda tutmamız gerektiğini düşünüyorum.
Demir birikimi ve bu gezegende gördüğümüz demir birikimi süreçlerinin tüm farklı ayarları, Fırsatın Meridiani'de tespit edebileceği kimyasal ve dokusal sinyaller taşır. Bu karşılaştırmaları Meridiani hematitinin nasıl oluştuğunu anlamamıza yardımcı olmak için kullanabiliriz.
AM: Bir araştırma alanı olarak Rio Tinto'nun ilgi çekici yönlerinden biri, nehirdeki suyun yüksek asidik olmasına rağmen, içinde yaşayan bakterilerin olmasıdır. O bölgedeki antik hematit yataklarına baktığınızda fosil bakteri görüyor musunuz?
AK: Evet yaparsın. Aslında, İspanyol meslektaşlarımla çalışmam için beni çeken şeylerden biri, bugün bunun tuhaf bir ortam olması değildi. Günümüzde çevre saçaklarında yaşama ilgi duymak eğlenceli olsa da, çoğu yaşam - ve bugün biyoloji hakkında öğrenebileceğinizlerin çoğu - sıradan koşullarda yaşayan sıradan organizmalardan geliyor. Yaşam çeşitliliğinin yüzde 99'u burada.
Öte yandan, Rio Tinto'da sorulabilecek harika bir soru var. Bugün Rio Tinto demir yataklarını oluşturan süreçleri görebiliyoruz; kimyasal süreçleri görebiliriz; çevrede biyolojinin ne olduğunu görebiliriz. Ancak Meridiani'yi düşünürken akılda tutulması gereken asıl soru şudur: Varsa, bu biyolojinin imzaları aslında diyajenetik olarak kararlı kayalarda korunur?
Birincisi. Bir mikroskoba erişebilecek kadar şanslı olsaydınız - bu muhtemelen mikroskopik görüntüleyiciden umabileceğinizin ötesinde bir çözünürlükte olurdu - güzelce korunmuş bireysel mikrobiyal filamanlar görebilirsiniz. Yani ilk iyi haber şu ki, diyajenetik olarak stabilize edilmiş demir, mikroskobik bir biyoloji izi tutabilir.
Daha iyi haber şu ki, biyolojinin bu kayaçlardaki daha göz küresi seviyesindeki dokularda korunan iki özelliği var.
Birincisi, bazen metabolizmadan kaynaklanan gaz yayılması nedeniyle küçük kabarcıklar oluşmasıdır. Ve bunlardan bazıları aslında demir mineralleri ile çatlanacak ve diyajenez ile korunabilecektir. Ve bu, jeolojik sütunda bulduğumuz çoğu tortul kayaç için oldukça doğru. Korunmuş gaz alanları elde edebilirsiniz ve bu gaz alanları her zaman biyolojik gaz üretimi ile ilişkilidir.
AM: Ne kadar değişmez?
AK: Dünyadaki deneyimlerimize göre, bu neredeyse yüzde 100'dür. Sormak istediğiniz şey şudur: Biyoloji dışındaki hangi süreçler bir gezegendeki bir tortu içinde gazlara yol açabilir? Bu, deneyler yapabileceğiniz bir şey. Kimsenin onları bu gezegende yapmaktan rahatsız olduğunu bilmiyorum. Çünkü, açıkçası, biyoloji o kadar yaygın ki, bu zaten şehirdeki ana oyun. Ancak deneyler yapılabilir.
Daha da güçlü hissettiğim diğer bir şey, birçok kez, mikrobiyal popülasyonların olduğu yerde, sadece yüzey boyunca yayılan bu güzel filaman gruplarını oluşturmalarıdır. Neredeyse bir atın yeleğine benziyorlar. Şimdi harika olan şey, mineraller bu ortamlarda biriktiğinde, aslında bu filaman dizileri üzerinde çekirdeklenirler ve yine bir atın yeleğine benzeyen güzel tortul dokular elde edersiniz.
Bunları Yellowstone Park'ta, hem silisli hem de karbonat çöktürücü dizelerde görebilirsiniz. Mammoth Springs gibi yerlere giderseniz, bugün gerçekleştiğini görebilirsiniz. Ve hinterland'a doğru yürürseniz, bunun antik örneklerini, kayada korunmuş güzel imzaları görebilirsiniz.
Rio Tinto'da bu filamanlara demir biriktiğini görebilirsiniz; ve 2 milyon yıllık teraslarda, bu ipliksi demir dokuları görebilirsiniz. Ve orada, yine, bunları oluşturabilecek biyolojiden başka bir süreç bilmiyorum. Bu Mars'ta çökmüş bir kayaya baktığınızda gözlerinizi dışarıda tutmak için gerçekten bir şey.
AM: Bunları Pancam ile görebiliyor musunuz?
AK: Eğer bir Pancam'ı Rio Tinto ya da Yellowstone Parkı'na götürürseniz, onlar size atlarlar. Kesinlikle.
AM: Fırsat iniş alanındaki anakayanın tortul tortulardan oluştuğu ortaya çıkarsa, bu tortular atıldığında etrafında sıvı su olması gerektiği anlamına mı geliyor?
AK: Büyük ihtimalle.
AM: Tortul olsaydılar ve Pancam yeryüzünde biyolojinin göstergesi olan bir çeşit doku görürse, bu Fırsat'ın Mars'ta yaşam kanıtı bulmaya yaklaştığı anlamına mı geliyordu?
AK: Bunlar büyük ifs, ama büyük bir gün olurdu.
Bir saniye geri dönelim, çünkü bu şeyleri gerçekten nasıl aradığınızla ilgili biraz felsefe olur. Birkaç yıl önce NASA, başka bir gezegenin her türlü keşfinde bulunabilecek her türlü anlamlı biyolojik imzayı denemek ve tahmin etmek için bir finansman kampanyası başlattı, böylece kafalarımızı çizmediğimiz görülmeyecekti.
Ancak açık olan gerçek şu ki, görebileceğiniz hiçbir şeyi tahmin edemezsiniz. Daha gerçekçi bir senaryo olduğunu düşündüğüm şey, keşifinizi gerçekleştirmeniz ve keşif sırasında (a) fizik ve kimya tarafından kolayca hesaplanmayan veya (b) sinyalleri anımsatan bir sinyal bulmanızdır. Dünyadaki biyoloji ile yakından ilişkili olan, o zaman heyecanlanıyorsunuz.
O zaman size garanti edeceğim, 100 girişimci bilim insanının laboratuvara gidip biyoloji kullanmadan gördüklerinizi nasıl simüle edebileceklerini görecekler. Ve bence bu yapılacak doğru şey. Bahislerin yüksek olduğu şeyler için bence bu konuda olabildiğince dikkatli ve ayık olmak istiyor. Ve kesinlikle bu, bir kayaya hem kimyasal hem de dokusal imzaları yerleştirmek için fiziksel ve kimyasal süreçlerin üretken kapasitesi hakkında bugün bildiğimizden çok daha fazla şey bilmek anlamına geliyor.
Astrobiyoloji olmadığında, kimse bu şeyleri yapmak için zamanını boşa harcamaz çünkü Dünya'da gezegenin tarihinin çoğu için biyoloji olduğunu biliyoruz. Biyoloji her yerdedir. Biyoloji, tortul kayaçlara verdiği sinyallerde ön plandadır. Peki, biyolojiyle yakından ilişkili olan abiolojik yollarla bir sinyal üretmeye çalışan genç bir bilim adamı olarak zamanlarının beş yılını kim geçirecek? Bununla birlikte, Mars'a geçersiniz ve bu tür şeyleri yapmak için çok daha fazla neden vardır.
AM: MER gezginlerinden biri Mars biyolojisinin kanıtını içeren bir kaya bulduysa, NASA o noktaya geri dönüp onu eve getirmek ister mi?
AK: Emin ol. Meridiani'de bulduğumuz şeye bağlı olarak - bulduğumuz şeyi önyargılamamak - NASA'nın daha sofistike ekipmanlarla geri dönmesini ve örnek geri dönüşü için çok öncelikli bir site olmasını sağlayabilir; ya da yazabiliriz.
Bu tür artımlı çalışmanın tüm nedeni budur. Aslında NASA’nın mimarisini tek tek adım adım atmayı, her adımı dikkatle yapmayı ve ikinci adımda birinci adımda öğrendiklerinizi geliştirmeyi seviyorum. Mantıklı.
AM: Sizden spekülasyon yapmanızı istediğimi anlıyorum, ama sizce Mars'ın bir zamanlar yaşayan bir dünya olma ihtimali nedir?
AK: Gerçekten bilmiyorum. Ancak son birkaç yılda öğrendiğimiz her şey bana suyun Mars'ta ısrar etmek yerine epizodik olabileceğini gösteriyor. Ve bu biyoloji olasılığını azaltır.
Mars yüzeyinde her 10 milyon yılda bir 100 yıl boyunca su varsa, bu biyoloji için çok ilginç değildir. 10 milyon yıldır mevcutsa, bu çok ilginç.
Mars'ın biyolojik bir gezegen olduğunu kesinlikle bulacağımız kesin değil. Beynimin yarısı bir yüzde atmaya çalışıyor ve bunun çok anlamsız bir şey olduğunu biliyorum - sanırım sadece yapmayacağım.
Ancak size, bu sorunun üstesinden gelmek için birkaç yıl alacağımız en iyi şanslardan birinin Meridiani'nin demir yataklarında olduğunu söyleyebilirim.
Orijinal Kaynak: Astrobiyoloji Dergisi
