5 Minuten
Mokslinis Kontekstas: Marsas, Jo Senovės Klimatas ir Gyvybingumas
Kosminėse gyvybės paieškose svarbią vietą užima Marsas ir jo klimato istorijos analizė. Šios pastangos leidžia mums geriau suprasti kitas gyvenimui tinkamas planetas Saulės sistemoje. Nors Raudonojoje planetoje matome buvusių upių, ežerų ir, galbūt, jūrų pėdsakų, šiandien Marsas yra šaltas, sausas ir beveik be atmosferos, o jo paviršių formuoja smėlio audros bei vėjai. Mokslininkai vis dar diskutuoja, kiek ilgai Marsas galėjo turėti stabilius vandens telkinius ir kokia buvo reali senovinė planetos gyvybingumo trukmė.
Sharp kalnas ir Anglies Ciklas: Įrodymai iš Curiosity Roboto
NASA „Curiosity“ marsaeigis – vienas svarbiausių šiuolaikinių tyrimų įrankių Marso mokslui. Nuo 2011 metų „Curiosity“ tyrinėja Geilio kraterį ir kopia į Sharp kalną – daugiau nei 5 kilometrus iškilusį sedimentinių sluoksnių darinius. Tyrinėdamas Marso uolienas, robotas aptiko karbonatų – mineralų, susidarančių CO₂ sąveikaujant su vandeniu ir uolienomis, kaip ir Žemėje susidaro klintys.
Šis radinys reikšmingas, nes Žemės karbonatiniai uolienos padeda ilgainiui iš atmosferos šalinti CO₂ ir reguliuoti globalų anglies ciklą. Karbonatų aptikimas Marse užuomina, kad prieš milijardus metų CO₂ galėjo būti įkalinėtas planetos uolienose. Toks procesas mažino šiltnamio efektą, būtina vandens stabilumui Marso paviršiuje užtikrinti.
Kalgario universiteto mokslininkas Dr. Benjaminas Tutolo analizavo šiuos duomenis ir padarė išvadą, kad senovės Marse veikė bent jau dalinis anglies ciklas, galėjęs sudaryti sąlygas trumpalaikiam skysto vandens buvimui. Šie atradimai padėjo pagrindus naujai Marso klimato modelių kartai.
Inovatyvus Marso Klimato Modelis: Naujų Duomenų Integracija
Remiantis Tutolo atradimais, tarptautinė mokslininkų komanda, vadovaujama planetologo Dr. Edwino Kite‘o iš Čikagos universiteto, sukūrė pirmąjį išsamų Marso klimato modelį, įtraukusį naujus geocheminius duomenis. Ankstesni modeliai dažnai prarasdavo arba laiko, arba erdvinį tikslumą – modeliuodavo ilgalaikius pokyčius be vietinių detalių, arba, priešingai, tiksliai imituodavo trumpus laikotarpius.
Tačiau Kite‘o modelis tapo proveržiu – jis detalizavo Marso atmosferos, paviršiaus, topografijos ir orbitos kaitą net per 3,5 milijardo metų. Sukurta ilgiausia ir tiksliausia iki šiol Marso klimato, geologijos ir evoliucijos rekonstrukcija, parodanti perėjimą nuo primenančio Žemės planetą iki dabartinio ledyningo dykumos.
Marso Tirpstantys Ežerai ir „Druskų Era“
Kite‘o tyrimai atskleidžia, kad ankstyvoje Marso istorijoje buvo šiltesnis ir drėgnesnis periodas. Prieš 4 milijardus metų temperatūra leido formuotis ežerams, upėms ir net jūroms, kurių mastą rodo delta ir nusėdusių nuosėdų struktūros. Visa tai patvirtina buvusią vandeningą planetos praeitį.
Vis dėlto šis Marso gyvybingumo laikotarpis truko trumpai. CO₂ buvo palaipsniui įkalintas uolienose, Saulės švytėjimas augo, tačiau Marso atmosfera retėjo. Marso klimatas tapo vis sausesnis, prasidėjo vadinamoji „druskų era“. Didžiuliai sniego tirpsmo įvykiai paliko storus druskų ir evaporitų klodus, kuriuos šiandien tyrinėja „Curiosity“. Vandens cheminiai žymenys liko, tačiau skysto vandens periodai buvo trumpi ir lokalūs.
Pereinamosios Oazės: Nestabilios bei Negyvenamos
Prieš 3,5 milijardo metų Marso klimatas dar labiau pablogėjo. Didžioji planetos dalis tapo sausumu ir šalčiu pasižyminčia dykuma. Kite‘o modeliai prognozuoja, kad nors kartais pasitaikydavo tirpstančio sniego sukeltos vandens „oazės“, jos buvo mažos ir greitai išnykstančios – gyvavusios tik keletą šimtų tūkstančių metų.
Dr. Kite paaiškina: „Buvo ilgi laikotarpiai be jokio skysto vandens. Nusidažiusios oazės būdavo trumpalaikės, todėl sąlygos, kurios bent trumpam leido vandeniui pasirodyti, buvo itin trumpos ir nepalankios gyvybei atsirasti ar įsitvirtinti.“
Gyvybės Išlikimo Dilema Marse
Tolimų ir trumpų drėgmės protrūkių prognozės sumažina optimizmą dėl Marso paviršiaus gyvenamumo ir gyvybės pėdsakų – biosignatūrų – ieškojimo. „Galime įsivaizduoti, kad į Marso ežerą įpylus Žemės vandenyno vandens, kai kurios išskirtinai atsparios bakterijos išgyventų,“ sako Kite. „Tačiau klausimas, ar tokiomis sąlygomis galėjo susiformuoti pati gyvybė – lieka atviras.“
Kite‘o komanda daro išvadą, kad dažni ir trumpi šlapio klimato periodai buvo pernelyg atšiaurūs bet kokiai, net primityviausiai, paviršiaus gyvybei išlikti arba įsitvirtinti. Tai lemia, kad senovinės Marsą tyrinėjančios misijos turėtų daugiau dėmesio skirti ne paviršiui, o į gilesnes ar organinių molekulių likučių paieškas.
Modelio Ribotumai: Geologinė ir Planetos Įvairovė
Nors naujas klimato modelis atveria naujas galimybes suprasti Marso praeitį, jis turi apribojimų. Didžioji dalis duomenų surinkta tik iš vienos vietos – Sharp kalno Geilio krateryje. Kaip pažymi Dr. Kite, „jei ši vietovė išskirtinai turtinga karbonatais, mūsų modelis gali neatspindėti visos planetos istorijos.“ Tolimesni „Curiosity“ tyrimai gali papildyti ar pakoreguoti ankstesnes išvadas.
Taip pat modelis daugiausia apima vėlesnius Marso klimato laikotarpius. Dar tebėra neatsakyti klausimai, kaip planeta ankstyvuoju laikotarpiu sušilo tiek, kad susidarė upės ir jūros. Pasak Kite‘o, reikalinga rasti kitų šiltnamio dujų ar šilumą lemiančių veiksnių, paaiškinančių pačią šilčiausią Marso praeitį.
Ateities Perspektyvos: Kur Marse Galėjo Išgyventi Gyvybė?
Nors paviršiaus gyvenamumas „druskų eroje“ buvo labai ribotas, Dr. Kite neatmeta galimybės, kad gyvybė galėjo slėptis po žeme: „Požeminiai sluoksniai galėjo būti prieglobsčiu mikroorganizmams per ilgus sausros tarpsnius, o į paviršių jie galėjo grįžti tik trumpais vandens gausos laikotarpiais.“
Gyvybės paieška ateityje tikėtina persikels į senovines uolienas – ten bus ieškoma sudėtingų organinių molekulių, kurios Žemėje dažniausiai susijusios su gyvybe. Pavyzdžiui, „Curiosity“ jau aptiko ilgų angliavandenilių grandinių. Dr. Kite šį radinį laiko įdomiu: „Žemėje tokios molekulės glaudžiai susijusios su gyvybe. Jų grąžinimas ir analizė Žemėje galėtų žymiai priartinti prie atsakymo dėl Marso gyvybės.“
Išvada
Naujausi Marso klimato modeliai, apjungiantys ilgametę „Curiosity“ duomenų bazę ir naujas geochemines įžvalgas, skelbia niūrią Marso praeities viziją: planetą, kur trumpalaikiai vandens telkiniai greitai užleido vietą milijardus metų trukusioms ledyningoms dykumoms – sąlygoms, kurios buvo pernelyg atšiaurios ilgalaikiam paviršiaus gyvenimui. Nors retkarčiais trumpalaikės oazės pertrūkdavo ledyningą monotoniją, jų trumpumas ir izoliacija būtų kėlę didelius iššūkius bet kokiai vietinei gyvybei įsitvirtinti. Tačiau, tobulėjant tyrimo metodams ir grįžtant su pavyzdžiais į Žemę, galime tikėtis naujų užuominų apie požeminę gyvybę ar organines medžiagas, kas galėtų žengti kitą svarbų žingsnį Marso gyvenamumo klausimu.
Quelle: arstechnica
Kommentare