NASA's Curiosity-rover beklimt een gelaagde Marsberg en vindt bewijs van hoe oude meren en natte ondergrondse omgevingen veranderden, miljarden jaren geleden, het creëren van meer diverse chemische omgevingen die hun gunstigheid voor het microbiële leven beïnvloedden.

Hematiet, kleimineralen en boor behoren tot de ingrediënten die meer voorkomen in lagen verder bergopwaarts, vergeleken met lager, oudere lagen eerder in de missie onderzocht. Wetenschappers bespreken wat deze en andere variaties vertellen over de omstandigheden waaronder sedimenten aanvankelijk werden afgezet, en over hoe grondwater dat zich later door de opgehoopte lagen verplaatst, ingrediënten veranderde en vervoerde.

De effecten van deze grondwaterbeweging zijn het duidelijkst in minerale aderen. De aderen vormden zich waar scheuren in de lagen werden opgevuld met chemicaliën die waren opgelost in grondwater. Het water met zijn opgeloste inhoud had ook een wisselwerking met de gesteentematrix rond de aderen, het veranderen van de chemie, zowel in de rots als in het water.

"Er is zoveel variatie in de compositie op verschillende hoogtes, we hebben een jackpot gewonnen, " zei John Grotzinger, van Caltech in Pasadena, Californië. Hij en andere leden van het wetenschappelijke team van Curiosity presenteerden dinsdag een update over de missie, 13 december in San Francisco tijdens de herfstbijeenkomst van de American Geophysical Union. Naarmate de rover hoger onderzoekt, jongere lagen, onderzoekers zijn onder de indruk van de complexiteit van de omgeving van het meer toen kleihoudende sedimenten werden afgezet, en ook de complexiteit van de grondwaterinteracties nadat de sedimenten waren begraven.

'Chemische Reactor'

"Een sedimentair bekken zoals dit is een chemische reactor, "Zei Grotzinger. "Elementen worden herschikt. Nieuwe mineralen vormen zich en oude lossen op. Elektronen worden herverdeeld. Op aarde, deze reacties ondersteunen het leven."

Of het leven op Mars ooit heeft bestaan, is nog onbekend. Er is geen overtuigend bewijs voor gevonden. Toen Curiosity in 2012 landde in de Gale Crater van Mars het belangrijkste doel van de missie was om te bepalen of het gebied ooit een gunstige omgeving bood voor microben.

De belangrijkste aantrekkingskracht van de krater voor wetenschappers is de geologische gelaagdheid die wordt blootgelegd in het lagere deel van de centrale heuvel, Zet Scherp op. Deze blootstellingen bieden toegang tot rotsen die een record bevatten van de omgevingsomstandigheden uit vele stadia van de vroege geschiedenis van Mars, elke laag jonger dan die eronder. De missie slaagde in het eerste jaar, ontdekken dat een oude Mars-omgeving over alle belangrijke chemische ingrediënten beschikte die nodig zijn voor het leven, plus chemische energie beschikbaar voor het leven. Nutsvoorzieningen, de rover klimt lager op Mount Sharp om te onderzoeken hoe oude omgevingsomstandigheden in de loop van de tijd veranderden.

"We zitten ver in de lagen die de belangrijkste reden waren waarom Gale Crater werd gekozen als landingsplaats, " zei Curiosity plaatsvervangend projectwetenschapper Joy Crisp van NASA's Jet Propulsion Laboratory, in Pasadena, Californië. "We gebruiken nu een strategie om met regelmatige tussenpozen monsters te boren terwijl de rover Mount Sharp beklimt. Eerder kozen we boordoelen op basis van de speciale kenmerken van elke locatie. Nu we continu door de dikke basale laag van de berg rijden, een reeks boorgaten zal een compleet beeld vormen."

Vier recente boorlocaties, van "Oudam" afgelopen juni tot en met "Sebina" in oktober, zijn elk ongeveer 80 voet (ongeveer 25 meter) uit elkaar in hoogte. Dit bergopwaartse patroon stelt het wetenschappelijke team in staat om steeds jongere lagen te bemonsteren die de oude milieugeschiedenis van Mount Sharp onthullen.

Veranderende omgevingen

Een aanwijzing voor het veranderen van oude omstandigheden is het mineraal hematiet. Het heeft minder geoxideerd magnetiet vervangen, zoals het dominante ijzeroxide in gesteenten dat Curiosity onlangs heeft geboord, vergeleken met de plaats waar Curiosity voor het eerst sedimenten in de bodem van het meer vond. "Beide monsters zijn moddersteen afgezet op de bodem van een meer, maar de hematiet kan warmere omstandigheden suggereren, of meer interactie tussen de atmosfeer en de sedimenten, " zei Thomas Bristow van NASA Ames Research Center, Moffett-veld, Californië. Hij helpt bij het bedienen van het laboratoriuminstrument Chemie en Mineralogie (CheMin) in de rover, die mineralen in verzamelde monsters identificeert.

Chemische reactiviteit vindt plaats op een gradiënt van de sterkte van chemische ingrediënten bij het doneren of ontvangen van elektronen. De overdracht van elektronen als gevolg van deze gradiënt kan levensenergie leveren. Een toename van hematiet ten opzichte van magnetiet duidt op een omgevingsverandering in de richting van het sterker trekken van elektronen, veroorzaakt een grotere mate van oxidatie in ijzer.

Een ander ingrediënt dat in recente metingen door Curiosity toeneemt, is het element boor, die het laserschietende Chemistry and Camera (ChemCam) -instrument van de rover heeft gedetecteerd in minerale aderen die voornamelijk uit calciumsulfaat bestaan. "Geen eerdere missie heeft boor op Mars ontdekt, " zei Patrick Gasda van het Los Alamos National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie, Los Alamos, New Mexico. "We zien een sterke toename van boor in aderdoelen die de afgelopen maanden zijn geïnspecteerd." Het instrument is behoorlijk gevoelig; zelfs op het verhoogde niveau, boor maakt slechts ongeveer een tiende van een procent van de rotssamenstelling uit.

'Dynamisch systeem'

Borium wordt in verband gebracht met droge plekken waar veel water is verdampt - denk aan de borax die muilezelteams ooit uit Death Valley haalden. Echter, milieugevolgen van de geringe hoeveelheid boor die door Curiosity is gevonden, zijn minder eenvoudig dan voor de toename van hematiet.

Wetenschappers overwegen ten minste twee mogelijkheden voor de bron van boor dat grondwater in de aderen heeft achtergelaten. Misschien vormde verdamping van een meer een boorbevattende afzetting in een bovenliggende laag, nog niet bereikt door Curiosity, daarna loste water later het boor opnieuw op en voerde het door een breuknetwerk naar oudere lagen, waar het zich ophoopte samen met breukvullende adermineralen. Of misschien veranderingen in de chemie van kleihoudende afzettingen, zoals blijkt uit de verhoogde hematiet, beïnvloedde hoe het grondwater boor oppikte en afzette in de lokale sedimenten.

"Variaties in deze mineralen en elementen duiden op een dynamisch systeem, " Zei Grotzinger. "Ze staan ​​in wisselwerking met zowel grondwater als oppervlaktewater. Het water beïnvloedt de chemie van de klei, maar ook de samenstelling van het water verandert. We zien chemische complexiteit die wijst op een lange, interactieve geschiedenis met het water. Hoe ingewikkelder de chemie is, hoe beter het is voor de bewoonbaarheid. het boor, hematiet en kleimineralen onderstrepen de mobiliteit van elementen en elektronen, en dat is goed voor het leven."