Ziemskie minerały pozwalają nam lepiej zrozumieć ich marsjańskie odpowiedniki
Ziemia jest niewątpliwie pełna wspaniałych i cennych zasobów, ale powierzchnie innych planet i małych ciał niebieskich Układu Słonecznego mają w sobie to coś, co sprawia, że naukowcy z całego świata nie są w stanie im się oprzeć. Czym różnią się te inne światy od naszego? Jakie podstawowe procesy fizyczne stoją za ich ewolucją? Czy mogą nam one pomóc w lepszym zrozumieniu zjawisk zachodzących na naszej macierzystej planecie? To jedne z wielu pytań, na które szukamy obecnie odpowiedzi. Projekt PTAL (Planetary Terrestrial Analogues Library) wybija się w tej jakże popularnej dziedzinie badawczej dzięki niezwykle istotnemu i niepowtarzalnemu wkładowi, jaki w nią wniósł. Począwszy od 2016 roku konsorcjum projektu pracowało nad utworzeniem wielowidmowej bazy danych, przechowującej dane dotyczące wielu minerałów wykrytych na Marsie i innych odległych ciałach niebieskich. „Zbieramy ich ziemskie odpowiedniki i charakteryzujemy je przy użyciu dwóch rodzajów przyrządów pomiarowych: precyzyjnych przyrządów laboratoryjnych, które w mineralogii i petrologii sprawdzają się najlepiej, ale których nie da się zastosować w przestrzeni kosmicznej, oraz za pomocą przyrządów, które zostaną zamontowane na kolejnych łazikach wysyłanych na Marsa”, mówi Stephanie Werner, profesor nauk o Ziemi na Uniwersytecie w Oslo i koordynatorka projektu PTAL. Projekt, którego głównym obiektem zainteresowania jest Mars, nie ogranicza się do badania minerałów pochodzących z konkretnego okresu. Analizowana jest także ich ewolucja, co jest możliwe dzięki zgłębianiu praw rządzących procesami pogodowymi zachodzącymi na czerwonej planecie. „Procesy te zachodzą w innych warunkach chemicznych i fizycznych niż na Ziemi, ponieważ na Marsie w atmosferze przeważa CO2, brak w niej tlenu, a na powierzchni planety panują inne temperatury. Dlatego prowadziliśmy w pojemnikach reakcyjnych symulacje procesów zmian zachodzących w minerałach w warunkach panujących na Marsie. Odkryliśmy, że wcześniejsze interpretacje dotyczące powstawania na Marsie produktów wietrzenia ze skał pierwotnych są błędne, bo po prostu takie produkty nie mogłyby powstać w panujących tam warunkach. Wiemy już, że potrzebujemy innego modelu”, wyjaśnia Werner.
Nowe spojrzenie na skład gleby na Marsie
Działania podejmowane w ramach projektu mogą mieć zasadnicze znaczenie dla przyszłych misji łazików na Marsie. Przyjrzyjmy się misji ExoMars 2022 organizowanej przez Europejską Agencję Kosmiczną, której głównym narzędziem ma być łazik Rosalind Franklin – pierwszy zdolny prowadzić badania na powierzchni planety i pod nią. Nadal nie znamy dokładnego składu skał pierwotnych (bogatych w krzem skał piroklastycznych czy maficznej lawy bazaltowej) oraz gliny (smektytów lub wermikulitu z grupy łyszczyków) w miejscu lądowania łazika, a może to mieć ogromne znaczenie dla dawnego środowiska wodnego. Jak podkreśla Werner, właśnie w takich momentach przydatne mogą być wyniki projektu PTAL. „Łącząc wyniki uzyskiwane w środowisku naturalnym z tymi z laboratorium, staramy się w ramach tego projektu zebrać dane, które pozwolą ocenić możliwości zachowania biosygnatury, zinterpretować historię ewolucji geochemicznej na podstawie składu oryginalnych próbek oraz, co najważniejsze, wskazać, które pomiary będą niezbędne, by wyjaśnić zagadkę możliwych składów skał”. To połączenie naturalnych, analogowych badań planetarnych z doświadczeniami laboratoryjnymi to największy atut bazy danych projektu. Najstarsze fragmenty skorupy Marsa składają się z wielu warstw, w tym z węglanów, które nie występują na Ziemi. Dotąd uważano, że ich powstanie było wynikiem wietrzenia różnych warstw stały macierzystej, ale zespół projektu udowodnił, że jest to naturalny efekt oddziaływania skały z roztworami kwasów wchodzącymi w skład atmosfery. Ogólnie biblioteka projektu PTAL to doskonały punkt wyjściowy dla prowadzenia dalszych badań. Ustalenia dotyczące warunków naturalnych panujących na Marsie pozwolą uczonym wnioskować w sprawie pogody, klimatu, ewolucji geologicznej oraz ich wpływu na rozwój życia na innej planecie. Jednocześnie odkrycia te są istotne także w kontekście badań nad ewolucją Ziemi.
Słowa kluczowe
PTAL, Mars, baza danych widm, biblioteka, ziemskie analogi, ExoMars