Tín dụng hình ảnh: ESA
Tạp chí sinh học (AM): Loạt hình ảnh đầu tiên từ Meridiani Planum, cho thấy lớp vỏ mỏng, khiến các nhà khoa học khá phấn khích. Ấn tượng ban đầu của bạn là gì?
Andrew Knoll (AK): Chúng tôi đã biết trong nhiều năm, từ dữ liệu quỹ đạo, rằng có những tảng đá xếp lớp trên Sao Hỏa, nhưng Cơ hội cho chúng tôi cơ hội đầu tiên để thực sự đi và làm việc trực tiếp trên một số những tảng đá này trong một lộ thiên. Đối với các nhà địa chất, bạn chỉ có thể nhấn mạnh tầm quan trọng của điều đó.
Thực tế là họ loại bảng cho thấy rằng họ có thể là trầm tích núi lửa hoặc trầm tích khá mỏng. Và viễn cảnh có những tảng đá trầm tích tại chỗ trên Sao Hỏa mà chúng ta có thể đi lên và thẩm vấn là về một tình huống tốt nhất, theo như tôi gợi ý.
LÀ: Điều gì xảy ra nếu chúng hóa ra là các mỏ tro núi lửa? Điều đó sẽ làm cho một kịch bản ít thú vị hơn?
AK: Không có gì. Tôi nghĩ một trong những câu hỏi lớn là, các quá trình chiếm ưu thế đã tạo ra đá xếp tầng trên sao Hỏa là gì? Không có lý do gì để tin rằng mọi tảng đá xếp lớp trên Sao Hỏa đều hình thành giống như những cơ hội mà Cơ hội ngồi trước mặt. Nhưng để biết ngay cả một trong những khối đá được hình thành như thế nào sẽ là một bước đi đúng hướng.
Chúng tôi cũng sẽ sớm biết liệu tín hiệu hematit trong Meridiani được phát hiện từ quỹ đạo có cư trú trong những tảng đá đó hay không. Hãy nhớ lý do mà chúng tôi ở tại Meridiani Planum là vì tín hiệu mạnh mẽ này đối với một dạng oxit sắt đặc biệt gọi là hematit. Nó rất khó để nghĩ về việc tạo ra hematit mà không có một số tương tác nước lỏng với đá. Vì vậy, ngay cả khi nó là một tảng đá núi lửa, nó sẽ giúp hạn chế suy nghĩ của chúng ta về một trong những dị thường hóa học thú vị nhất trên hành tinh.
LÀ: Có một con sông ở Tây Ban Nha, Rio Tinto, nơi bạn đã dành thời gian nghiên cứu. Youveve gợi ý rằng cách các khoáng chất sắt tại Rio Tinto đã xuống cấp và biến đổi theo thời gian có thể làm sáng tỏ cách thức hematit tại Meridiani hình thành. Bạn có thể giải thích các kết nối?
AK: Hãy để tôi bắt đầu từ đầu. Những kiểu suy nghĩ mà chúng ta mang đến cho việc giải thích sắt trên Sao Hỏa sẽ được thông báo bằng kinh nghiệm của chúng ta với sắt bị oxy hóa trên bề mặt Trái đất. Có một số cách mà tiền gửi sắt đã hình thành trên hành tinh của chúng ta. Có thể là không ai trong số họ sẽ là một sự tương tự chính xác cho những gì đã xảy ra trên Sao Hỏa. Nhưng mỗi người trong số họ có thể đưa ra các mẩu thông tin sẽ giúp chúng ta suy nghĩ về Sao Hỏa.
Bây giờ, Rio Tinto là một nơi rất thú vị. Nó ở phía tây nam Tây Ban Nha, cách Seville khoảng một giờ về phía tây, có thể là một giờ nữa về phía đông của biên giới Bồ Đào Nha. Rio Tinto thực sự là mối quan tâm lịch sử đối với người dân ở Mỹ kể từ khi Columbus ra khơi năm 1492 từ một cảng ở cửa sông Rio Tinto. Nhưng nó cũng được các nhà địa chất học quan tâm vì nó ít nhất là từ thời La Mã.
Cái gì được khai thác ở đó là quặng sắt. Khoảng 400 triệu năm trước các quá trình thủy nhiệt đã hình thành các mỏ quặng sắt này. Chủ yếu là sắt ở dạng sắt sunfua, hoặc đánh lừa vàng. Nó rất giàu quặng. Khi nước mưa thấm qua các lớp trầm tích này, nó oxy hóa pyrite và hai điều xảy ra. Một, nó tạo thành axit sulfuric. Vì vậy, nước trong sông có độ pH khoảng 1; Nó rất axit. Và, hai, sắt bị oxy hóa. Vì vậy, nước có màu của hồng ngọc, vì sắt này được mang đi khắp nơi.
Điều thú vị ở đây là nếu bạn nhìn vào các mỏ đang hình thành từ Rio Tinto ngày nay, phần lớn sắt được tạo ra dưới dạng khoáng chất sunfat sắt, nghĩa là sự kết hợp của sắt, lưu huỳnh và oxy; và một ít trong số đó được phát ra dưới dạng khoáng chất gọi là goethite, đó là sắt trộn với oxy và một ít hydro. Goethite về cơ bản là rỉ sét.
Đó không phải là những gì bạn thấy ở Meridiani trên sao Hỏa. Nhưng điều thú vị về tiền gửi của Rio Tinto là quá trình này đã diễn ra trong ít nhất 2 triệu năm. Và có một loạt các sân thượng cho chúng ta cảm giác về những gì xảy ra với các khoản tiền gửi này theo thời gian.
Những gì chúng tôi tìm thấy là chỉ sau vài nghìn năm, tất cả các khoáng chất sulfate đã biến mất và tất cả sắt đều có trong vật liệu này được gọi là goethite. Nhưng khi bạn đi vào các sân thượng cũ và cũ hơn, vào thời điểm bạn đến các sân thượng đã 2 triệu năm tuổi, phần lớn bướu cổ đó đã được thay thế bằng hematit, khoáng chất trên Sao Hỏa. Và nó có một hematit hạt khá thô, đó cũng là những gì chúng ta thấy ở sao Hỏa.
Vì vậy, điều đầu tiên chúng ta học được ở Rio Tinto là người ta không cần chỉ nghĩ về các quá trình lắng đọng hematit hạt thô từ việc di chuyển. Nó có thể hình thành trong quá trình mà các nhà địa chất gọi là diagenesis. Đó là, nó có thể hình thành bởi các quá trình ảnh hưởng đến đá theo thời gian, và nó thực sự có thể làm điều đó ở nhiệt độ thấp và không bị chôn sâu và chịu áp lực cao. Vì vậy, theo nghĩa đó, Rio Tinto chỉ cho chúng ta một cách khác mà hematit ở Meridiani có thể đã đến đó. Nó mở rộng các tùy chọn chúng tôi xem xét.
LÀ: Khi các nhà địa chất nói những thứ như nhiệt độ thấp, thì họ thường có ý nghĩa khác với những gì chúng ta làm.
AK: Khi tôi nói nhiệt độ thấp, thì tôi đã nói về nhiệt độ mà bạn và tôi trải qua hàng ngày, nhiệt độ phòng. Tôi đoán rằng hầu hết các tầng trệt của Rio Tinto nằm trong khoảng từ 20 đến 30 độ C, có thể là 70 đến 80 độ Farenheit.
LÀ: Có phải kết cấu của đá thay đổi theo thời gian khi một khoáng chất trải qua quá trình tạo giống?
AK: Vâng, nó làm. Mặc dù điều thú vị là, trong khi kết cấu ở mức độ mà hình ảnh hiển vi có thể thấy chắc chắn thay đổi qua lịch sử di truyền, các đặc điểm quy mô lớn hơn mà bạn sẽ thấy bằng cách nhìn kỹ vào phần lộ ra với Pancam dường như vẫn tồn tại. Vì vậy, mặc dù đá đang trải qua những thay đổi này, nó vẫn giữ được những dấu hiệu trầm tích về sự hình thành của nó, điều này rất thú vị. Đó là quan trọng.
AB: Bạn nói rằng tại Rio Tinto, bạn có thể thấy một lát cắt 2 triệu năm cho bạn thấy quá trình di truyền theo thời gian. Nhưng số tiền mà Cơ hội đã thấy ở Meridiani có thể là 2 tỷ năm tuổi. Họ sẽ vẫn giữ bất kỳ thông tin hữu ích sau thời gian dài?
AK: Ở đây, tin tốt về địa chất: Đặc biệt, đối với các loại đá trầm tích, hầu hết các thay đổi mà một tảng đá trải qua nó đã trải qua rất sớm trong lịch sử của nó. Trừ khi một tảng đá trải qua quá trình biến chất, bị chôn vùi và chịu áp lực và nhiệt độ cao, trong vòng vài triệu năm hình thành, nó sẽ ổn định thành một dạng mà nó sẽ giữ lại vô thời hạn.
Tôi làm việc, trong công việc hàng ngày của tôi, trên những tảng đá của Precambrian trên hành tinh này. Và tôi có thể đảm bảo với bạn rằng khi tôi nhìn vào một tảng đá trầm tích mà Lầu một tỷ năm tuổi, hầu hết những thay đổi mà tảng đá đó trải qua đã xảy ra trong vòng 200 nghìn năm đầu tiên của cuộc đời. Và sau đó nó ổn định, và chỉ chờ một nhà địa chất.
LÀ: Và chúng ta không có lý do để tin rằng vật lý hành xử khác nhau trên sao Hỏa?
AK: Đó là những gì chúng tôi đã đi cho chúng tôi. Tôi đã nói điều này trước đây về phương diện sinh học: Khi bạn tìm kiếm sự sống ngoài hành tinh của chúng ta, bạn không có gì đảm bảo rằng sinh học ở một nơi nào khác sẽ giống như ở đây. Nhưng bạn có đảm bảo khá tốt rằng vật lý và hóa học sẽ giống nhau.
LÀ: Một phần của điều khiến Meridiani trở nên thú vị là nó không giống với bất kỳ nơi nào khác trên sao Hỏa. Ngay cả khi bạn có thể tìm ra lịch sử của Meridiani, bạn sẽ có thể khái quát kiến thức đó đến sao Hỏa như thế nào?
AK: Tôi nghĩ rằng nó chắc chắn sẽ hạn chế cách chúng ta nghĩ về Sao Hỏa như cả một hành tinh. Có thể là, về mặt chữ ký hóa học và đá tổng thể của Sao Hỏa, Gusev sẽ trở thành bề mặt sao Hỏa có vấn đề tiêu chuẩn tốt hơn. Đó là, hầu hết Sao Hỏa - trên thực tế, gần như toàn bộ Sao Hỏa - được nổi lên bằng đá bazan, và sau đó phủ đầy bụi mịn. Và đó là những gì chúng ta thấy ở Gusev.
Bây giờ, hóa ra là nếu bạn loại bỏ tín hiệu của hematit từ các chữ ký của vật liệu bề mặt ở Meridiani mà chúng ta đã nhận được từ quỹ đạo, thì nó cũng chủ yếu là bazan. Vì vậy, nó không phải là một phần hoàn toàn dị thường của hành tinh. Nó dường như là một phần đại diện của hành tinh, với tín hiệu hematit độc đáo này nằm trên nó.
Một trong những đặc điểm của mỏ sắt Meridiani là, trong khi nó ở địa phương đối với toàn hành tinh, thì nó lại lan rộng về mặt địa lý ở chỗ bạn có hàng ngàn km2 có chữ ký này.
Nhiều người nghĩ rằng các quá trình thủy nhiệt và quy trình nước ngầm sẽ chỉ cung cấp các tín hiệu sắt cục bộ nhỏ, nhưng trên thực tế, các lớp giàu hematit trong mỏ Rio Tinto, đi trong vài nghìn km vuông. Bởi vì những dòng nước ngầm này trải ra trong một lớp trên một khu vực rộng.
Vì vậy, tiền gửi sắt Rio Tinto làm một số điều mà chúng ta nên ghi nhớ tại Meridiani. Họ kết hợp các quá trình thủy nhiệt cổ xưa và nhiệt độ thấp trẻ hơn; họ cần nước; chúng có thể được hình thành lớp; và chúng có thể được phổ biến rộng rãi.
Họ không phải là bộ quy trình duy nhất có thể làm điều đó, bằng mọi cách. Tôi không đặc biệt định kiến ủng hộ Rio Tinto như một sự tương tự tốt hơn với Meridiani hơn bất cứ điều gì khác. Tôi chỉ nghĩ rằng khi chúng ta đi vào cuộc thám hiểm này, ít nhất chúng ta cần giữ trong tệp bộ nhớ của mình càng nhiều sản phẩm và quy trình khác nhau xử lý sắt càng tốt.
Tất cả các cài đặt khác nhau cho quá trình lắng đọng sắt và các quá trình lắng đọng sắt mà chúng ta thấy trên hành tinh này đều mang các tín hiệu hóa học và kết cấu mà Cơ hội có thể phát hiện trên Meridiani. Chúng ta có thể sử dụng những so sánh đó để giúp chúng ta tìm ra cách hematit Meridiani hình thành.
LÀ: Một trong những khía cạnh hấp dẫn của Rio Tinto với tư cách là một địa điểm nghiên cứu là mặc dù nước trong sông có tính axit cao, vẫn có vi khuẩn sống trong đó. Khi bạn nhìn vào các mỏ hematit cổ đại trong khu vực đó, bạn có thấy vi khuẩn hóa thạch không?
AK: Vâng, bạn làm. Trên thực tế, một trong những điều thu hút tôi làm việc với các đồng nghiệp Tây Ban Nha của tôi không phải là đó là một môi trường kỳ quặc ngày hôm nay. Mặc dù nó rất thú vị khi quan tâm đến cuộc sống ở rìa môi trường ngày nay, nhưng hầu hết cuộc sống - và phần lớn những gì bạn có thể học về sinh học ngày nay - đến từ những sinh vật bình thường sống trong hoàn cảnh bình thường. Đó là nơi mà 99% sự đa dạng của cuộc sống.
Mặt khác, có một câu hỏi lớn có thể được hỏi tại Rio Tinto. Chúng ta có thể thấy các quá trình hình thành các mỏ sắt Rio Tinto đang diễn ra ngày hôm nay; chúng ta có thể thấy các quá trình hóa học; chúng ta có thể thấy những gì sinh học trong môi trường. Nhưng câu hỏi thực sự mà người ta muốn ghi nhớ khi nghĩ về Meridiani là: Cái gì, nếu có, chữ ký của sinh học đó thực sự được bảo tồn trong đá ổn định về mặt sinh học?
Một là Nếu bạn đủ may mắn để có quyền truy cập vào kính hiển vi - điều này có thể sẽ ở độ phân giải vượt xa những gì bạn có thể hy vọng từ thiết bị chụp ảnh vi mô - bạn có thể thấy các sợi vi khuẩn riêng lẻ được bảo quản đẹp. Vì vậy, tin tốt đầu tiên là sắt ổn định về mặt sinh học có thể giữ lại một dấu ấn siêu nhỏ của sinh học.
Tin tốt hơn là có hai đặc điểm của sinh học được bảo tồn trong các kết cấu cấp độ nhãn cầu hơn trong các loại đá này.
Một là bạn đôi khi nhận được bong bóng nhỏ hình thành do khí phát ra từ quá trình trao đổi chất. Và một số trong số đó thực sự sẽ lợp bằng khoáng chất sắt và có thể được bảo tồn thông qua quá trình tạo giống. Và điều đó khá đúng với hầu hết các loại đá trầm tích mà chúng ta tìm thấy trong cột địa chất. Bạn có thể có được không gian khí được bảo quản và những không gian khí đó luôn luôn liên quan đến sản xuất sinh học của khí.
LÀ: Làm thế nào bất biến?
AK: Theo kinh nghiệm của chúng tôi trên Trái đất, nó đã khá nhiều 100%. Điều bạn muốn hỏi là: Những quá trình nào khác ngoài sinh học có thể làm phát sinh khí trong một trầm tích trên một hành tinh? Đó là một cái gì đó mà bạn có thể làm thí nghiệm. Tôi không biết rằng bất cứ ai khác đã làm phiền họ trên hành tinh này. Bởi vì, thẳng thắn mà nói, sinh học có sức lan tỏa đến nỗi dù sao trò chơi chính trong thị trấn cũng vậy. Nhưng người ta có thể làm các thí nghiệm.
Một điều khác, mà tôi cảm thấy thậm chí còn mạnh mẽ hơn, đó là nhiều lần, nơi có các quần thể vi sinh vật, chúng tạo thành những nhóm sợi tuyệt đẹp này chỉ xâu chuỗi trên bề mặt. Chúng gần giống như bờm của một con ngựa. Bây giờ, điều tuyệt vời là, khi các khoáng chất được lắng đọng trong các môi trường này, chúng thực sự tạo mầm trên các chuỗi sợi này và bạn có được kết cấu trầm tích tuyệt đẹp, một lần nữa, trông giống như bờm của một con ngựa.
Bạn có thể nhìn thấy chúng trong Công viên Yellowstone, trong cả hai chuỗi kết tủa silic và cacbonat. Nếu bạn đến những nơi như Mammoth Springs, bạn có thể thấy điều đó xảy ra ngày hôm nay. Và nếu bạn đi sâu vào vùng nội địa, bạn có thể thấy những ví dụ cổ xưa về điều đó, những chữ ký đẹp được lưu giữ trong đá.
Ở Rio Tinto, bạn có thể thấy sắt lắng đọng trên những sợi tơ này; và trong các sân thượng 2 triệu năm tuổi, bạn có thể thấy những kết cấu sắt hình sợi này. Và ở đó, một lần nữa, tôi biết không có quá trình nào ngoài sinh học có thể hình thành nên chúng. Vì vậy, đó thực sự là một thứ gì đó khiến bạn phải chú ý mỗi khi bạn nhìn vào một tảng đá kết tủa trên sao Hỏa.
LÀ: Và bạn có thể thấy những điều này với Pancam?
AK: Nếu bạn lấy Pancam đến Rio Tinto hoặc Yellowstone Park, họ sẽ nhảy ra khỏi bạn. Chắc chắn rồi.
LÀ: Nếu hóa ra nền tảng tại bãi đáp Cơ hội được tạo thành từ các trầm tích trầm tích, điều đó có nghĩa là khi những trầm tích đó được đặt xuống, phải có nước lỏng xung quanh?
AK: Rất có khả năng.
LÀ: Vì vậy, nếu chúng là trầm tích và Pancam thấy một loại kết cấu nào đó trên Trái đất là biểu hiện của sinh học, điều đó có nghĩa là Cơ hội đã đến gần để tìm bằng chứng về sự sống trên Sao Hỏa?
AK: Đó là những if lớn, nhưng nó sẽ là một ngày trọng đại.
Hãy để Lùi lại một giây, bởi vì nó hiểu được một chút triết lý về cách bạn thực sự tìm kiếm những thứ này. Cách đây vài năm, NASA đã bắt đầu một chiến dịch tài trợ để thử và dự đoán bất kỳ loại chữ ký sinh học gợi ý nào có thể tìm thấy trong bất kỳ cuộc thám hiểm nào của hành tinh khác để chúng ta có thể nhìn thấy chúng đang gãi đầu.
Nhưng thực tế đơn giản là bạn có thể dự đoán bất cứ điều gì bạn có thể thấy. Vì vậy, điều tôi nghĩ là một kịch bản thực tế hơn là bạn thực hiện khám phá của mình và nếu trong quá trình khám phá đó, bạn tìm thấy một tín hiệu (a) không dễ bị tính toán bởi vật lý và hóa học hoặc (b) gợi nhớ đến các tín hiệu được liên kết chặt chẽ với sinh học trên Trái đất, sau đó bạn cảm thấy phấn khích.
Điều gì sẽ xảy ra sau đó, tôi có thể đảm bảo với bạn, đó là 100 nhà khoa học dám nghĩ dám làm sẽ vào phòng thí nghiệm và xem, bằng cách nào, họ có thể mô phỏng những gì bạn nhìn thấy - mà không cần sử dụng sinh học. Và tôi nghĩ rằng, điều đúng đắn phải làm. Đối với những thứ mà cổ phần rất cao, tôi nghĩ người ta muốn cẩn thận và tỉnh táo về điều này như bạn có thể. Và chắc chắn điều đó có nghĩa là biết nhiều hơn về khả năng tổng quát của các quá trình vật lý và hóa học để cấy cả chữ ký hóa học và kết cấu trong một tảng đá so với chúng ta biết ngày nay.
Thiếu sinh vật học, không ai có thể lãng phí thời gian để làm những việc này bởi vì, trên Trái đất, chúng ta biết rằng đã có sinh học cho hầu hết lịch sử hành tinh. Sinh học ở khắp mọi nơi. Sinh học được ưu tiên trong các tín hiệu mà nó truyền vào đá trầm tích. Vì vậy, ai sẽ dành năm năm thời gian của họ như một nhà khoa học trẻ đang cố gắng tạo ra một tín hiệu bằng phương pháp abiological có nghĩa là liên kết chặt chẽ với sinh học? Tuy nhiên, bạn chuyển sang sao Hỏa và có rất nhiều lý do để làm điều đó.
LÀ: Nếu một trong những người cưỡi ngựa MER tìm thấy một tảng đá dường như chứa bằng chứng về sinh học martian, NASA có muốn quay lại vị trí đó và mang nó về nhà không?
AK: Bạn đặt cược. Tùy thuộc vào những gì chúng tôi tìm thấy ở Meridiani - không ảnh hưởng đến những gì chúng tôi tìm thấy - nó có thể khiến NASA trở thành một trang web ưu tiên rất cao để trở lại với các thiết bị tinh vi hơn và là trang web ưu tiên hàng đầu để trả lại mẫu; hoặc chúng tôi có thể viết nó ra.
Đó là toàn bộ lý do cho loại công việc gia tăng này. Tôi thực sự thích toàn bộ kiến trúc của NASA lên kế hoạch đi từng bước một, cẩn thận thực hiện từng bước và ở bước hai dựa trên những gì bạn đã học ở bước một. Nó có ý nghĩa.
LÀ: Tôi nhận ra tôi đã yêu cầu bạn suy đoán, ở đây, nhưng bạn nghĩ tỷ lệ nào mà sao Hỏa từng là một thế giới sống?
AK: Tôi thực sự không biết. Nhưng tất cả mọi thứ mà chúng tôi đã học được trong vài năm qua cho tôi thấy rằng nước có thể là tầng chứ không phải là dai dẳng trên sao Hỏa. Và điều đó làm giảm xác suất sinh học.
Nếu nước có mặt trên bề mặt sao Hỏa trong 100 năm cứ sau 10 triệu năm, thì điều đó không thú vị lắm đối với sinh học. Nếu nó hiện tại 10 triệu năm, thì điều đó rất thú vị.
Nó chắc chắn không phải là một điều chắc chắn mà chúng ta sẽ thấy rằng Sao Hỏa là một hành tinh sinh học. Một nửa bộ não của tôi tiếp tục cố gắng đưa ra một tỷ lệ phần trăm, và tôi biết đó là một việc vô nghĩa như vậy - tôi nghĩ rằng tôi sẽ không làm điều đó.
Nhưng tôi có thể nói với bạn rằng một trong những cơ hội tốt nhất mà chúng tôi sẽ có được trong một số năm để giải quyết câu hỏi đó là ngay tại đây trong các mỏ sắt của Meridiani.
Nguồn gốc: Tạp chí Astrobiology
