Perseverance afslører det, øjet ikke kan se
Nye målinger fra Nasa-roveren Perseverance har afsløret skjulte strukturer dybt under overfladen i Jezero-krateret på Mars. Billedet, der tegner sig, er overraskende: området ser ud til at være blevet formet af floder og deltaer meget tidligere i Mars' historie end hidtil antaget — længe før det kendte deltalandskab, der i dag er synligt på overfladen.
Jezero-krateret var aldrig et tilfældigt valg
Perseverances landingssted i Jezero-krateret var nøje udvalgt. Fra kredsløb om Mars kunne forskerne allerede spore tegn på en gammel sø, der blev forsynet af en flod, som mundede ud i krateret. Satellitbilleder viste bugtede strukturer og aflejringer med slående lighed til floddelataer her på Jorden.
Da roveren landede i 2021, bekræftede de første analyser dette billede. Instrumenterne ombord registrerede blandt andet karbonaflejringer på kraterbunden — mineraler, der typisk dannes i kontakt med flydende vand, for eksempel i lave søer. Lagene langs kraterets kanter viste en karakteristisk lagdelt, vifteformet struktur, præcis som man ser det, hvor en flod løber ud i en sø.
Alle disse observationer pegede mod en Mars, der engang var varm og fugtig. Vand strømmede frit over overfladen, dannede søer og deltaer og skabte forhold, hvor mikrobielt liv teoretisk set kunne have haft en chance.
En slags røntgenscanning af Mars-undergrunden
De synlige spor fortæller dog kun en del af historien. Under overfladen kan der ligge langt ældre lag — ligesom sider dybere nede i en bog. For at kortlægge netop den dybere fortid valgte ingeniørerne en teknik, der i årevis har været brugt inden for geofysik, geoteknik og arkæologi her på Jorden: georadar, også kaldet Ground Penetrating Radar.
Princippet er relativt enkelt. En sender udsender højfrekvente elektromagnetiske bølger ned i undergrunden. Bølgerne bevæger sig gennem jordbunden og reagerer forskelligt på sand, sten, is og mineraler. Ved overgange mellem to materialetyper reflekteres en del af signalet tilbage. En modtager på roveren opfanger disse tilbagesendte signaler.
Ved at måle tidsforskellen mellem udsendelse og modtagelse rekonstruerer forskerne et tværsnit af undergrunden — sammenlignelig med seismisk afbildning på Jorden, blot med elektromagnetiske bølger frem for vibrationer. Lavere frekvenser når dybere, men giver mindre detalje; højere frekvenser viser finere strukturer, men ikke så dybt.
På Mars hjalp denne teknik Perseverance med at se ned til cirka 35 meters dybde under overfladen. Det lyder måske ikke af meget, men i sedimentære landskaber er det ofte tilstrækkeligt til at identificere gamle flodløb, deltaer og andre geologiske strukturer.
Skjulte lag: gamle floder under det nuværende deltalandskab
Under sine ture langs yderkanten af Jezero-krateret sendte Perseverance løbende georadardata tilbage til Jorden. Et internationalt forskerhold omformede disse data til tværsnit af undergrunden under rovernes hjul. Her så de bemærkelsesværdige mønstre: skiftende lag, skrå strukturer og kanalformede fordybninger.
Disse strukturer peger stærkt på et gammelt flod- og deltasystem, der allerede var aktivt — længe før det deltalandskab, der i dag er synligt på overfladen.
I dataene genkender forskerne blandt andet:
- gamle flodkanaler, der senere er fyldt op med andet sediment;
- deltaagtigt aflejringsmateriale med lagdelte, vifteformede strukturer;
- mønstre, der minder om et flettet flodsystem med flere løbende grene side om side;
- mulige alluviale vifter — aflejringer, der opstår, når vand pludselig strømmer ud over et fladt område.
Samlet set passer mønstrene med et komplekst flodsystem, der sandsynligvis har været aktivt over en længere periode. Georadarbilledet antyder, at området er blevet formet af strømmende vand i flere faser — ikke blot én kortvarig våd periode.
En langt ældre våd fase end forventet
De strukturer, der nu er identificeret, ser ud til at stamme fra det tidlige Noachien — en Mars-tidsperiode for cirka 4,2 til 3,7 milliarder år siden. Det er den æra, hvor planeten stadig havde meget mere vulkansk aktivitet og muligvis en tykkere atmosfære.
Det tidligere kendte deltalandskab i den vestlige del af Jezero er yngre og placeres ved slutningen af Noachien til begyndelsen af Hesperien, groft sagt for 3,7 til 3,5 milliarder år siden. De nye resultater skubber altså den første våde fase i denne region markant længere tilbage i tid og viser desuden, at den synes at have varet betydeligt længere.
Jezero-krateret viser sig ikke at have været en kortvarig lille sø, men et område, hvor vand vendte tilbage gennem lange perioder — eller måske endda var til stede uafbrudt.
Det øger sandsynligheden for, at der i denne region engang eksisterede forhold, hvor mikroorganismer kunne have overlevet. Liv kræver nemlig ikke bare vand, men også tid: kemiske processer skal have tilstrækkelig lang tid til at danne komplekse molekyler og økosystemer.
Derfor er denne opdagelse afgørende for søgen efter liv
For astrobiologer er kombinationen af vand, mineraler og tid det afgørende. I Jezero mødes disse faktorer. Regionen udviser blandt andet:
| Karakteristik | Betydning for muligt liv |
|---|---|
| Langvarige vandstrømme | Mulighed for stabile økosystemer og cyklusser af våde og tørre perioder |
| Deltaaflejringer | Ideelle omgivelser til at opfange og bevare biologiske rester |
| Karbonater og lermineraler | Mineraler, der kan fastholde kemiske spor af liv |
| Gammel geologisk tidsperiode | Muligt overlap med den periode, hvor det første liv opstod på Jorden |
Perseverance borer på forskellige steder i disse sedimenter og opbevarer prøverne i forseglet beholdere. Disse beholdere er tiltænkt en fremtidig Mars Sample Return-mission, hvor prøverne bringes tilbage til Jorden. I jordbaserede laboratorier kan forskerne derefter lede efter mikroskopiske strukturer, organiske molekyler og kemiske mønstre, der svarer til gamle mikrober.
Hvad georadar på Mars ellers kan afsløre
De nu præsenterede resultater dækker kun den rute, Perseverance indtil videre har tilbagelagt. Jo længere roveren kører, desto større bliver samlingen af underjordiske "scanlinjer" — og dermed et stadig mere komplet tredimensionalt billede af sedimentlagene i Jezero.
Det åbner mulighed for blandt andet at finde ud af:
- præcis hvor stor den gamle sø var;
- hvor dybt floderne skar sig ned i bjergarten rundt om krateret;
- om der ligger flere generationer af deltaer og flodsystemer oven på hinanden;
- hvor chancen er størst for at bore i velbevaret gammelt sediment.
Den samme teknik kan senere anvendes ved andre Mars-missioner — for eksempel i gamle dale eller glaciale områder, hvor der engang lå isstrømme. Trin for trin opbygges derved et geologisk arkiv over hele planeten, ikke kun det, der er synligt på overfladen.
Vigtige begreber forklaret enkelt
Et delta er et vifteformet område, hvor en flod løber ud i en sø eller et hav. Det strømmende vand mister fart og efterlader sand, silt og ler. Sådanne steder ophober sediment hurtigt, lag på lag, hvilket gør dem ideelle til at bevare spor fra fortiden.
En alluvial vifte ligner et delta, men opstår på land. Forestil dig en bjergbæk, der løber ud af en smal kløft ud på en bredere slette og pludselig spreder sin last af grus og sand i en bred vifte. I tørrere klimaer — som det muligvis var tilfældet på det gamle Mars — er sådanne strukturer meget udbredte.
Noachien refererer til en tidlig periode i Mars' historie, opkaldt efter regionen Noachis Terra. I denne periode for mere end 3,7 milliarder år siden havde Mars sandsynligvis sin mest aktive vanderosion. Mange af planetens gamle nedslagskratere og flodnetværk stammer fra denne tid, hvilket gør Noachien til det vigtigste vindue for spørgsmålet om, hvorvidt Mars nogensinde har haft beboelige miljøer.
For fremtidige bemandede missioner har denne viden også praktisk betydning. Et bedre billede af undergrunden hjælper med at vælge sikre landingssteder, lede efter grundvandseis og vurdere risikoen for ustabil jordbund. De geologiske kort, som Perseverance langsomt bygger op, er dermed ikke kun en tidsmaskine til fortiden — men også et vejkort for mennesker, der en dag måske skal vandre rundt på den røde planet.
