Ein skjult geologisk fortid under den raude overflata på Mars
Analysar av målingar frå georadaren om bord på roveren Perseverance avdekkjer strukturar gøymde under overflata på Mars, og desse gjer planeten sin vasshistorie langt meir innvikla enn det vi tidlegare har trudd. Under den raude, tilsynelatande livlause skorpa ligg eit register over eit fortidslandskap fylt av elvar og sediment.
NASAs roverinstrument har vist at vatn i området ved Jezero-krateret var aktivt betydeleg tidlegare og over ein mykje lengre periode enn det observasjonar frå overflata åleine kunne tyde på. Georadaren, som trengjer ned til ei djupn på femogtretti meter, har skapt noko som liknar eit tverrsnitt av ein fordums sjøbotn — og det forskyv starten på den våte perioden i denne regionen hundrevis av millionar år bakover i tida.
Kvifor vart Jezero-krateret valt som landingsplass for roveren
Valet av Jezero-krateret var ingen tilfeldighet. Frå bane rundt planeten kan ein sjå den klassiske forma av eit gammalt elvedelta. Den vifteforma fordelinga av sediment minner om eit delta, og spora etter eit gammalt elveleie som leidde vatn inn i krateret var tydelege. Forskarane antok frå starten av oppdraget at det ein gong fanst ein innsjø her, forsynt av minst éi elv.
Alt kort tid etter landinga i 2021 stadfesta roveren desse antagingane. Spektrometer oppdaga karbonatar i kraterbotn — mineral som er typiske for sediment danna i nærvær av vatn. Høgoppløysingskamera avdekte den fine arkitekturen av avleiringar i sjølve deltaet ved den vestlege kanten av Jezero.
Med utgangspunkt i desse funna rekonstruerte forskarane ein episode av ein relativt sein, våt Mars. Det var varmare, atmosfæren var tettare, og flytande vatn rann fritt over overflata. Dei nye resultata frå georadaren om bord på Perseverance tyder likevel på at vasshistoria på dette staden byrja mykje tidlegare og hadde fleire fasar enn det klippelag blottlagde på overflata åleine viste.
Korleis georadaren gjev roveren evne til å sjå under planetoverflata
For å kike djupare ned utstyrte NASA sine ingeniørar Perseverance med eit instrument som er godt kjent frå geofysiske, bygg- og arkeologiske arbeid her på Jorda. Georadar vert vanlegvis nytta til å skanna fundament, vegdemningar og arkeologiske lokalitetar utan at ein treng å bora.
Prinsippet er overraskande enkelt. Ein antenne sender korte impulsar av elektromagnetiske bølgjer med høg frekvens ned i undergrunnen. Desse bølgjene bevegar seg gjennom fjell og sediment og vert delvis reflekterte ved grensesjikta mellom lag med ulike eigenskapar. Mottakaren registrerer returtida til signala, noko som gjer det mogleg å rekonstruere djupna og forma til individuelle strukturar under overflata.
Jo høgare bølgjefrekvensen er, desto meir presist bilete får ein — men til gjengjeld minkar djupnerekkjevidda. For Perseverance vart parametrane valde slik at dei kombinerte rimeleg oppløysingsevne med moglegheita til å kike fleire tiarar meter ned. Dette er ideelt for analyse av eldre avleiringar dekte av nyare materiale.
Konseptuelt minner det om seismisk leiting på Jorda, der ein nyttar elastiske bølgjer i staden for elektromagnetiske. Seismikk kan kike djupt — jamvel hundrevis av kilometer — men krev kraftige vibrasjonskjelder og eit tett nettverk av sensorar. Georadar er lettare, enklare og passar perfekt til ein mobil plattform som ein Mars-rover.
Kva skjulte kanalar og sediment georadaren avdekte under Jezero
Under køyringane i den ytre delen av Jezero-krateret skapte georadaren undergrunnsprofilar langs roverens rute. Analysen av desse profilane avdekte ein overraskande kompleks sedimentstruktur ned til ei djupn på om lag femogtretti meter.
Forskarane identifiserte strukturar typiske for gamle elv- og deltamiljø:
- Lagordningar skråstilte i ein liten vinkel, som tyder på gamle skråningar av sedimenttunger under vatn
- Karakteristiske linseforma former tolka som sandige løp frå gamle elvar
- Vekslande pakkar av finkorna og grovkorna sediment, slik ein ser det i system der vassgjennomstrøyminga varierte sesongmessig
- Omfattande strukturar under botnen av den fordums innsjøen, som vitnar om langvarig aktivitet frå rennande vatn
- Antyding av slyngande elveløp
- Spor av vifteforma avleiringar ved munningen av ein fordums dal
- Moglege indikasjonar på eit forgreina elvenettverk i eit såkalla fletta mønster
- Lag eldre enn det deltaet som er synleg frå bane i den vestlege delen av Jezero
Forskarane vurderer fleire scenario: eit system av slyngande elvar, ein alluvial vifte som spreidde seg ved munningen av ein fordums dal, eller eit forgreina elvenettverk. I kvart av desse tilfella måtte vatnet ha strauma lenge nok til å byggje opp store, tjukke sedimentpakkar, som i dag er synlege som massive strukturar under overflata av den tidlegare sjøbotnen.
Laga georadaren avdekte er eldre enn det deltaet som er synleg frå bane. Det dreier seg om ein tidlegare scene i historia om overflatevass på Mars — ein scene som forskyv starten på den våte fasen i denne regionen hundrevis av millionar år bakover i tida.
Kva geologisk datering fortel oss om vasshistoria i krateret
I den geologiske tidsskalaen for Mars skil forskarane mellom fleire epokar. Dei to viktigaste periodane for den nemnde regionen er æraen kalla Noachian og den etterfølgjande perioden Hesperian. Det deltaet som er synleg frå bane i den vestlege delen av Jezero, høyrer til ein yngre episode — nærare bestemt slutten av Noachian og byrjinga av Hesperian.
Dei strukturane georadaren kjenner att i undergrunnen, peikar derimot mot eit aktivt elvsystem allereie tidleg i Noachian. Det inneber at innsjøen i Jezero-krateret kan ha hatt ei langt lengre historie enn berre éi oppfylling og éi uttørking. Elvane skifta retning, slyngde seg, skapte nye sediment og forskyv deltagrensa i løpet av millionar av år.
Vassmiljøet eksisterte allereie på eit svært tidleg stadium i planeten si historie, då sola sin energiproduksjon var noko annleis og Mars sitt indre framleis avgav store mengder varme. Jo lengre og jo tidlegare vatn heldt seg i Jezero-krateret, desto breiare eit tidsvindu fanst det for dei prosessane som på Jorda førte til framveksten av mikrobiologisk liv.
Kva dei nye funna tyder for leiting etter spor av liv på Mars
Jo lengre vatn vart verande på éin stad, desto større er sannsynet for at det oppstod eit stabilt miljø som støtta organisk kjemi og potensielle mikroorganismar. Jezero-krateret teiknar seg no endå tydelegare i dette scenarioet enn tidlegare.
Viss elvar verkeleg var aktive i krateret over lang tid, kan sedimenta deira ha innkapsla spor av eventuelle mikroorganismar — slik som sandstein av elv- og deltaopphav på Jorda ofte inneheld fossil eller kjemiske signal frå tidlegare biosfærar. Forskarar frå NASA understrekar at eit stabilt vassmiljø aukar sjansen for bevaring av organiske molekyl.
På Mars har vinderosjon gjennom milliardar av år ete seg gjennom delar av fjella, men mange av dei ligg framleis gøymde. Frå bane ser vi berre det øvste laget — som eit tynt omslag på ei bok. Dei mest interessante kapitla er som regel gøymde djupare nede. Georadaren gjer det mogleg å kartleggje denne skjulte geologien utan å nytte bor.
Det er raskare og langt tryggare enn seriell blindboring. Takka vere slik undergrunnsscanning kan forskarane avgjere kva stader som eignar seg best til innsamling av borskjernar tiltenkt framtidig transport til Jorda. Suksessen til instrumentet på Perseverance har òg prosjektmessige konsekvensar og viser at lette georadarer er verd å ta med på framtidige oppdrag.
Vil georadarar bli nytta på andre lekamer i solsystemet
Suksessen til georadaren på roveren Perseverance opnar nye moglegheiter for framtidige oppdrag — ikkje berre til Mars, men òg til andre kosmiske lekamer. Forskarar frå universitet og forskingsinstitutt vurderer bruk av liknande instrument på Månen, Jupiters månar og asteroider.
Med georadarar kan ein leite etter is, lommer av regolit med ulik tettleik, og jamvel potensielt farlege holer under overflata, før astronautar set foten der. Slik informasjon er avgjerande for planlegginga av framtidige menneskjelege basar. Den europeiske romorganisasjonen testar allereie prototypar av georadarar for måneoppdrag.
I praksis gjer slike data det mogleg å planleggje ikkje berre Perseverance sin neste rute, men òg framtidige landingsplassar og boreposisjonar langt betre. Viss det vert stadfesta at dei eldste, djuptliggjande sedimenta i Jezero verkeleg oppstod i eit langvarig, stabilt elvemiljø, er det nettopp der forskarane vil leite etter dei mest lovande prøvane med omsyn til spor av tidlegare liv. Eit nytt kapittel i Mars sin geologi og astrobiologi er i ferd med å bli skrive framfor auga våre.
