Perseverance kigger ned under overfladen af Jezero-krateret
Med noget der minder om et røntgenblik ind i selve bjergarterne har NASA-roveren Perseverance opdaget strukturer under overfladen af Jezero-krateret. Disse strukturer peger på en langt ældre og mere langvarig vandrig fortid, end forskerne hidtil har antaget.
Valget af Jezero-krateret som landingssted var ikke tilfældigt. Fra kredsløb om Mars kunne forskerne allerede se mønstre, der mindede stærkt om en udtørret sø med et delta, forsynet af en flod. Det gjorde stedet ideelt til at lede efter spor af gammelt vand – og måske gamle mikrober.
Fra 2021 bekræftede Perseverance dette billede. I bjergarter på kraterbunden fandt roveren karbonater – mineraler der typisk dannes i kontakt med vand. Kameraer afslørede desuden den karakteristiske lagdeling fra et floddelta ved den gamle flodmunding i kanten af krateret.
Hidtil stammede denne viden primært fra det synlige overfladelandskab. Den nye undersøgelse viser nu, at der under det synlige terræn gemmer sig et endnu ældre kapitel.
Perseverance har kortlagt et komplet fossilt flodsystem under Jezero – ned til omkring 35 meters dybde under den nuværende overflade.
Sådan kortlægger et georadar Mars under overfladen
For at se forbi det øverste stenlag fik Perseverance et kompakt georadarinstrument med ombord: RIMFAX (Radar Imager for Mars' Subsurface Experiment). Et sådant instrument bruges på Jorden flittigt af geofysikere, ingeniører og arkæologer til at synliggøre underjordiske strukturer uden at skulle bore.
Princippet fungerer på følgende måde:
- en sender skyder højfrekvente elektromagnetiske pulser ned i undergrunden;
- pulserne bevæger sig gennem forskellige lag, hvert med sin egen hastighed;
- ved grænser mellem lag kastes dele af signalet tilbage;
- en modtager registrerer de returnerede pulser og deres rejsetid;
- ud fra disse tider rekonstruerer forskerne et tværsnit af undergrunden.
Jo lavere frekvensen er, desto dybere trænger signalet – men med mindre detaljeringsgrad. RIMFAX når i Jezero-krateret ned til cirka 35 meters dybde, hvilket er tilstrækkeligt til at skelne de store linjer i gamle sedimentpakker.
Hvad radarbillederne afslører
Radardataene viser lag på lag med markant forskellige mønstre. Nogle pakker udviser skrå, buede strukturer, der minder om gamle flodlejer. Andre dele viser ophobninger af tynde lag, som man ser dem i deltaer, hvor en flod breder sig ud og afsætter sediment i en sø.
| Lagtype | Fortolkning |
|---|---|
| Skråt lagdelte bånd | Gamle flodkanaler eller slyngede strømrender |
| Vifteformede pakker | Deltaaflejringer eller alluviale vifter |
| Relativt homogene lag | Søaflejringer eller roligt bundfældet slam |
Ifølge forskerne passer mønstrene til et komplekst flodsystem – muligvis en slynget flod, en alluvial vifte eller et flettet flodnetværk.
Vand på Mars: langt ældre og mere vedvarende end antaget
De strukturer, som RIMFAX registrerer, viser sig at være ældre end det allerede kendte delta på vestsiden af Jezero. Datering baseret på den regionale geologi placerer disse underjordiske lag i det tidlige Noachien – en periode for cirka 4,2 til 3,7 milliarder år siden.
Det synlige delta i Jezero opstod senere, omkring overgangen fra det sene Noachien til begyndelsen af Hesperien, groft sagt for 3,7 til 3,5 milliarder år siden. Det betyder, at området ikke blot oplevede én kort våd fase, men gennem en længere periode gentagne gange husede vandstrømme og søer.
Jezero-regionen viser sig at have været våd meget tidligt i Mars' historie og bevarede disse forhold betydeligt længere end hidtil antaget.
For astrobiologer er det gode nyheder. Liv – selv i simpel mikrobiel form – kræver tid til at opstå og tilpasse sig. Jo længere et miljø rummer flydende vand, desto større er chancen for, at de processer, der kan føre til liv, sættes i gang.
Hvad dette fortæller om Mars' beboelighed
Hvis Mars allerede i det tidlige Noachien havde omfattende flodsystemer, forudsætter det en tykkere og varmere atmosfære end den nuværende. Med søer, floddeltas og muligvis grundvand ville planeten dengang have mindet mere om en kold, men stadig fugtig version af den unge Jord.
Dertil kommer flere forhold, der gør regionen særlig interessant:
- deltaer oplagrer effektivt organisk materiale og mikrober i mudder og ler;
- flodaflejringer kan transportere gamle bjergarter fra omgivelserne – herunder kemiske byggesten til liv;
- skiftende våde og tørre faser kan fremskynde kemiske reaktioner, der er nødvendige for dannelsen af komplekse molekyler.
Derfor er underjordiske strukturer så værdifulde
Overfladebjergarter på Mars har i milliarder af år været udsat for kosmisk stråling og temperaturudsving. Eventuelle biosignaturer på ydersiden er derfor delvist nedbrudt. Dybere nede i undergrunden er følsomme spor langt bedre beskyttet.
Georadardataene hjælper med præcist at udpege, hvor de mest lovende sedimenter befinder sig. Det skaber en slags geologisk skatkort til fremtidige boringer og til missioner, der ønsker at bringe bjergartsprøver tilbage til Jorden.
For NASA's planlagte sample return-projekt – der skal bringe nogle af de rørprøver, Perseverance har indsamlet, tilbage – er dette af direkte værdi. Lag aflejret i gamle flodkanaler eller deltaer har den største sandsynlighed for at bevare eventuelle mikrofossiler eller komplekse organiske molekyler.
Fra Mars til Jorden: sammenlignelige teknikker
Georadar-tilgangen svarer til metoder, der allerede bruges bredt på Jorden. Ingeniører scanner fundamenter og diger, arkæologer leder efter skjulte mure eller grave, og geologer undersøger gamle flod- og deltaaflejringer uden at grave sig meter ned i undergrunden.
Det bemærkelsesværdige er, at de underjordiske strukturer Perseverance ser, ligner flod- og deltasystemer på Jorden meget. Det gør det lettere at fortolke processer på Mars ved hjælp af viden fra jordiske floddeltas – som eksempelvis Rhinen, Nilen eller Mississippi.
Hvad dette betyder for fremtidige Mars-missioner
Med disse resultater i hånden vil fremtidige missioner sandsynligvis søge endnu mere målrettet efter steder med langvarig vandaktivitet. Regioner, hvor georadar påviser gamle flodsystemer, rykker højt op på listen over mål for nye rovere – og måske en dag bemandede missioner.
Også for planlægningen af eventuelle menneskelige bosættelser er sådanne data nyttige. Gamle flod- og deltaaflejringer kan give ledetråde til, hvor frosset grundvand eller bestemte råstoffer befinder sig – ressourcer der senere kan bruges til byggematerialer eller som grundlag for brændstofproduktion.
Resultaterne er et godt eksempel på, hvordan forskellige videnskaber smelter sammen: geologi, fysik bag elektromagnetiske bølger, klimamodeller og astrobiologi. Parallellerne mellem Mars og processer på Jorden gør forskningen tilgængelig – og minder os om, at vores røde nabo engang var et langt mere gæstfrit sted end i dag.
