In het eerste jaar dat hij de Jezero-krater op Mars verkende, verzamelde de Perseverance-rover rotsmonsters waarvan wetenschappers verwachten dat ze een langverwachte tijdlijn zullen opleveren voor de geologische en watergeschiedenis van de planeet.

Ze zullen gewoon tien jaar moeten wachten om het antwoord te vinden, totdat de monsters van het oppervlak kunnen worden opgeschept en in 2033 naar de aarde kunnen worden teruggebracht om te daten.

De wetenschappers zijn niettemin enthousiast over wat ze tot nu toe over de monsters hebben ontdekt. Deze ontdekkingen worden uiteengezet in een artikel dat op 25 augustus zal verschijnen in het tijdschrift Science , met meer gedetailleerde analyses in een tweede Wetenschap paper en twee andere papers die gelijktijdig online zijn gepubliceerd in Science Advances .

Jezero Crater, net ten noorden van de evenaar van Mars, was een doelwit voor NASA's Mars 2020-missie en zijn Perseverance-rover omdat het een rivierdelta bevatte die zich in een meerbedding vormde en zo wetenschappers mogelijk zou kunnen vertellen wanneer er water op de planeet stroomde. oppervlak. Rotsen verzameld van de bodem van de krater liggen ten grondslag aan de deltasedimenten, dus hun kristallisatieleeftijden zullen een bovengrens vormen voor de vorming van de delta, volgens geochemicus David Shuster, hoogleraar aard- en planetaire wetenschap aan de University of California, Berkeley.

"Wanneer die delta werd afgezet, is een van de belangrijkste doelstellingen van ons monsterteruggaveprogramma, omdat dat zal kwantificeren wanneer het meer aanwezig was en wanneer de omgevingsomstandigheden aanwezig waren die mogelijk vatbaar waren voor leven," zei Shuster, die een lid van NASA's wetenschappelijke team voor het verzamelen van monsters, een van de drie hoofdauteurs van de Science paper dat het werk en co-auteur van twee van de drie andere papers samenvat.

De twee andere hoofdauteurs van de samenvatting Science papier zijn geochemicus Kenneth Farley van Caltech, projectwetenschapper van Perseverance, en plaatsvervangend projectwetenschapper van Mars 2020 Katherine Stack Morgan van NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL).

De grootste verrassing, zei Shuster, is dat de rotsen die zijn verzameld op vier locaties op de bodem van de Jezero-krater, cumulatieve stollingsgesteenten zijn - dat wil zeggen, ze werden gevormd door het afkoelen van gesmolten magma en zijn de beste rotsen voor nauwkeurige geochronologie zodra de monsters zijn terug naar de aarde. Ze laten ook zien dat ze door water zijn veranderd.

"Vanuit een steekproefperspectief is dit enorm", zei hij. "Het feit dat we bewijs hebben van waterige verandering van stollingsgesteenten - dat zijn de ingrediënten waar mensen erg enthousiast over zijn, met betrekking tot het begrijpen van omgevingscondities die mogelijk het leven mogelijk hebben gemaakt op een bepaald moment nadat deze rotsen waren gevormd.">

"Een grote waarde van de stollingsgesteenten die we hebben verzameld, is dat ze ons zullen vertellen wanneer het meer aanwezig was in Jezero. We weten dat het er recenter was dan de gevormde stollingsgesteenten in de kraterbodem," zei Farley. "Dit zal een aantal belangrijke vragen beantwoorden:wanneer was het klimaat van Mars bevorderlijk voor meren en rivieren op het aardoppervlak? En wanneer veranderde het in de zeer koude en droge omstandigheden die we vandaag zien?"

Vóór de missie verwachtten geologen dat de bodem van de krater gevuld was met sediment of lava, wat gesmolten gesteente is dat op het oppervlak terechtkwam en snel afkoelde. Maar op twee locaties die Séítah worden genoemd - het Navajo-woord voor 'temidden van het zand' - lijken de rotsen zich ondergronds te hebben gevormd en langzaam afgekoeld. Het is duidelijk dat alles wat hen bedekte, de afgelopen 2,5 tot 3,5 miljard jaar is weggesleten.

"We hebben de eerste negen maanden letterlijk gedebatteerd, terwijl we op de kraterbodem rondreden, of de rotsen waar we naar kijken sedimenten zijn die in een meer zijn afgezet, of stollingsgesteenten," zei hij. "In feite zijn het stollingsgesteenten. En de vorm van de stollingsgesteenten die we hebben gevonden is nogal verrassend, omdat het er niet uitziet als een eenvoudig vulkanisch gesteente dat de krater in stroomde. In plaats daarvan lijkt het op iets dat zich op diepte heeft gevormd en geleidelijk afgekoeld in een grote magmakamer."

The crystal structure of the igneous rock—not unlike the granite of the Sierra Nevada, but with different composition and much more finely grained—showed millimeter-sized grains of olivine intergrown with pyroxene that could only have been formed by slow cooling. The coarse-grained olivine is similar to that seen in some meteorites that are thought to have originated on Mars and eventually crashed into Earth. The data supporting this came from multispectral images and X-ray fluorescence analysis by instruments aboard Perseverance and are detailed in a second Science paper by lead author Yang Liu, a planetary geologist at JPL.

Séítah and Máaz sites

According to Shuster, the data allow for a couple of scenarios that explain the igneous rocks on the crater floor.

"Either the rock cooled underground and came up from below, somehow, or there was something like a magma lake that filled up the crater and cooled gradually," he said.

Samples from a second nearby site called Máaz—Mars in the Navajo language—are igneous also, but of a different composition. Because this layer overlies the layer of igneous rock exposed at Séítah, the Máaz rock could have been the upper layer of the magma lake. In magma lakes on Earth, the denser minerals settle downward as they crystalize, creating layers of different compositions. These types of igneous formations are called cumulate, which means they formed by the settling of iron- and magnesium-enriched olivine and the subsequent multi-stage cooling of a thick magma body.

The Máaz igneous rocks could also be from a later volcanic eruption.

In either case, the upper layer that has partly eroded away could have been on the order of hundreds of meters thick, Shuster said.

Both the slow-cooled rocks at Séítah and the potentially more rapidly-cooled rocks at Máaz showed alteration by water, though in different ways. The Máaz rocks contained pockets of minerals that may have condensed from salty brine, while the Séítah rocks had reacted with carbonated water, according to chemical analyses onboard the rover.

The precise times when these various layers formed will be revealed only by lab analysis on Earth, since the geochemical analysis tools required for dating are too large to have been placed aboard Perseverance.

"There are a variety of different geochemical observations that we can make in these rocks when we return them to Earth. That will give us all sorts of information about that igneous environment," he said. "We can figure out when the rock crystallized, which is one of the things that I'm most excited about for providing a delta timing constraint. But it also gives us information about when igneous activity was occurring in the planet's interior. Combined with satellite imagery, we can then relate that to some of the bigger-picture, more regional igneous activity."

Shuster noted that duplicate rock samples were taken at each of the four sites and that, within a year, will be cached along with other duplicate samples at a contingency site near the delta, to be used only if the primary samples onboard Perseverance become inaccessible because of mechanical failure. That future cache will also include recently collected samples of sediments from the delta itself—details of which are being prepared for a future scientific paper. + Verder verkennen

NASA's Perseverance Mars rover Hazcam image:'Enchanted Lake' at Jezero Crater