Opportunity har funnet spor av flytende vann på Mars
Av Erik Tronstad
|
Artikkel publisert i eRomfart, nummer 2004-073, 03.03.2004 av Norsk Astronautisk Forening/www.romfart.no.
|
Skriv ut
Tips bekjent
|
 |
De lyse strukturene er fremspringene av grunnfjell i veggen i krateret der Opportunity er. Bildemosaikken er i nær naturlige farger. (NASA/JPL/Cornell University) Klikk på bildet for større utgave. |
I Meridiani Planum-området på Mars, der Opportunity er, har det antakelig en gang i fortiden vært flytende vann. Forskerne mener dette er svært sannsynlig, etter de analysene og observasjonene Opportunity hittil har gjort.
Meridiani Planum ble valgt som landingssted for Opportunity fordi observasjoner fra Mars Global Surveyor viste at det der var store mengder av mineralet hematitt. Det er et mineral som på Jorden som regel dannes ved hjelp av flytende vann. Ganske raskt etter å ha landet gjorde da også Opportunity observasjoner som viste at det er hematitt på landingsstedet.
 |
El Capitan er en liten del av grunnfjellblokkene på forrige bilde. Området rundt El Capitan har vært nøye undersøkt med alle Opportunitys instrumenter. (NASA/JPL/Cornell University) |
Litt uventet er det likevel ikke Opportunitys analyser av hematitten som er grunnlaget for konklusjonen om at det har vært flytende vann der. Tvert imot er det analysene av fremspringene av grunnfjell i veggen på krateret Opportunity landet i, som er grunnlaget for dette. Nærmere bestemt er det analyser og observasjoner av partiet kalt El Capitan.
Konklusjonen baserer seg på fire hovedfaktorer:
- De mange små kulene, som ligger spredt utover det nevnte fremspringet av bergarter. Kulene har opprinnelig vært innbakt i bergartene. Mange av dem sitter der fortsatt. De ser ut til å være hardere enn fjellet rundt. Når fjellet rundt eroderes vekk, kommer kulene løs. Detaljerte undersøkelser av dem viser at de mest sannsynlig er en type runde objekter som dannes når mineraler felles ut fra vann og bygger seg opp rundt en kjerne i en sedimentær bergart med en annen sammensetning.
- Lange, smale, merkelige hull eller fordypninger i disse steinlagene. Hullene er omtrent 10 mm lange og 2-3 mm brede. Fordypningene har tilfeldige retninger. Akkurat denne typen fordypninger er velkjente fra noen bergarter på Jorden. På slike steder har det vært dannet krystaller av saltholdige mineraler, som dannes i bergarter som er i saltvann. Når krystallene senere forsvinner, enten ved at de oppløses i mindre saltholdig vann eller eroderes bort, dannes disse fordypningene.
- Analyser med alfapartikkel-/røntgenspektrometeret viser at det er uvanlig mye svovel i disse bergartene. Svovelmengdene er langt større enn de som er i vulkanske bergarter. Forskerne mener de bare kan forklares med at bergartene må ha vært utsatt for flytende vann. Svovelet ser ut til å opptre som sulfatsalter sammen med magnesium, jern eller andre grunnstoffer.
- Analyser med Mössbauer-spektrometeret viser at bergartene inneholder mineralet jarositt. På Jorden er det forholdsvis sjeldent, og dannes praktisk talt bare med flytende vann til stede. Jarositt er et mineral som inneholder et jernsulfat, som har reagert med vann.
Til sammen gjør disse fire helt uavhengige faktorene at forskerne mener det med stor sannsynlighet må ha vært en eller annen form for flytende vann i dette området på Mars, en eller annen gang i fortiden.
 |
Diagrammet viser et spektrogram av en stein kalt McKittrick og en flekk jordsmonn kalt Tarmac. Det er laget fra observasjoner gjort med Opportunitys alfapartikkel-/røntgenspektrometer. Den blå kurven viser resultater fra McKittrick, den svarte fra Tarmac. McKittrick har større konsentrasjoner av svovel og brom enn jordsmonnet i Tarmac. Videre er det et større innhold av svovel enn av brom. En annen stein like ved, Guadalupe, har svært store forekomster av svovel, men svært lite brom. En slik skjev fordeling av relative mengder av forskjellige grunnstoffer er vanlig, når vann, som inneholder salter, langsomt fordamper og forskjellige salter felles ut etter tur. Teksten «post-RAT» oppe til høyre angir at spekteret av McKittrick er tatt fra en del av steinen der Opportunitys slipeverktøy først har vært benyttet. Alfapartikkel-/røntgenspektrometeret inneholder et lite stykke radioaktivt curium-244. Det sender ut alfapartikler (heliumkjerner) og røntgenstråling mot det lille området av en stein eller jordsmonn, som skal analyseres. Grunnstoffer i objektet som analyseres, absorberer i første omgang denne strålingen, men svarer så med selv å sende ut stråling. Forskjellige grunnstoffer sender ut stråling på forskjellige bølgelengder. Dermed kan ulike grunnstoffer skilles fra hverandre. Hvor mye stråling som sendes ut på en gitt bølgelengde fra et grunnstoff, avhenger av hvor mye det finnes av dette grunnstoffet i objektet som analyseres. Slik kan man bestemme de relative mengdene av forskjellige grunnstoffer. Forskjellige topper i spekteret ovenfor kommer fra ulike grunnstoffer. (NASA/JPL/Cornell University/Max Planck Institute) |
Steiner som på Jorden har så mye salter som Opportunity ser rundt El Capitan, er enten blitt dannet i vann eller de har vært utsatt for vann over lang tid, etter at de ble dannet. Forekomsten av jarositt kan tyde på at bergartene enten har vært i en saltholdig sjø eller nær saltholdige varme kilder.
 |
Diagrammet er et utsnitt av et spektrogram av en del av El Capitan tatt med Opportunitys Mössbauer-spektrometer. Dette utsnittet viser spesielt at bergarten inneholder jarositt, et mineral som inneholder jern. De to gule toppene i spekteret viser at jarositt her forekommer i en tilstand der mineralet blant annet inneholder vann i form av hydroksyl. Disse dataene tyder på at det på Mars må ha vært prosesser drevet av flytende vann. (NASA/JPL/University of Mainz) |
Disse lagene med bergarter har vært fullstendig gjennomtrukket av flytende vann. Det sa vitenskapelig leder for Spirit og Opportunity, Steven Squyres, på en pressekonferanse ved NASAs hovedkvarter i Washington, D.C. i går kveld. Squyres presiserte at man ikke vet om bergartene ble dannet i flytende vann eller hadde stått på bunnen av en sjø, eller om de hadde vært utsatt for vann som strømmet forbi. Bergartene kan også ha vært gjennomtrukket av grunnvann, og ikke nødvendigvis overflatevann. Observasjonene hittil gir ikke grunnlag for sikkert å konkludere med at det har vært stabilt overflatevann på Mars.
Likevel mente Squyres at disse vannomgivelsene har vært «beboelige». Med det mente han at de ville vært i stand til å opprettholde liv slik vi kjenner det her på Jorden, dog meget enkle former for liv.
Squyres ble flere ganger spurt både om hvor lenge siden det er at det var flytende vann der og over hvor lang tid vannet var der. Svaret hans var hver gang at det vet man ikke. Han nektet plent å spekulere og presiserte at man ikke har noen som helst vitenskapelige holdepunkter for å si noe om dette.
 |
Spektra av El Capitan laget ved hjelp av Opportunitys infrarøde spektrometer. Den øverste, gule kurven viser spekteret fra et typisk mineral som inneholder sulfat. Den venstre delen av den nederste, lyseblå kurven viser spekteret fra en stein som hovedsakelig inneholder silikater og oksider, men ikke svovel. Den høyre delen av den lyseblå kurven viser spekteret fra jernoksider. Disse to spektrene har for så vidt ikke noe med Mars å gjøre. De er her for å vise typiske egenskaper ved sulfater og ved steiner som ikke inneholder sulfater. I midten er to kurver som «slynger» seg rundt hverandre. Den hvite kurven er et spektrum fra El Capitan. Den lysegrønne kurven er en matematisk tilpasning og utglatting. Den høyre delen av den, rundt 24 mikrometer, kommer fra jernoksider i El Capitan. Den brede, «skålformede» delen av den lysegrønne kurven kommer fra silikatholdige mineraler i El Capitan. Den forholdsvis skarpe helningen nedover i den lysegrønne kurven, fra 8 mikrometer til 9 mikrometer, viser at El Capitan inneholder betydelige mengder sulfater. Det er nemlig bare sulfatspekteret som har denne skarpe helningen nedover. Spekteret fra El Capitan ville ikke hatt denne helningen, om det ikke var svovel der. (NASA/JPL/Cornell University/Arizona State University) |
NASA innkalte til denne pressekonferansen på kort varsel. Årsaken skal ha vært at man regnet med at det snart ikke lenger var mulig å holde disse opplysningene innenfor miljøet av forskere involvert i Spirit/Opportunity-prosjektet. Helst ville man ventet med å offentliggjøre nyheten inntil Opportunity får gjort flere undersøkelser.
Hittil har Opportunity bare undersøkt et par steder noen centimeter fra hverandre på El Capitan. Blant spørsmålene man ønsker å få svar på, er hvorvidt bergartene ble dannet i vann. Ble de dannet av mineraler som ble felt ut fra et saltholdig vann?
Opportunity skal derfor i flere soler fortsette undersøkelsene nær El Capitan. Ferdig der skal Opportunity kjøre til en liten forsenkning like ved. Den har form omtrent som en liten bolle, der det er samlet en betydelig konsentrasjon av de ovenfor nevnte små kulene. Selv om kulene er grå, har forskerne gitt dem klengenavnet «blåbær». Den omtalte lille forsenkningen kalles «blåbærskålen».
I «blåbærskålen» håper man å få gjort analyser av selve kulene, for å bestemme hvilke stoffer de består av. Andre steder ligger kulene for spredt til at det er mulig.
 |  |
Disse små, kuleformede strukturene er typiske rundt fremspringet av grunnfjell ved Opportunitys landingssted. Hvert av bildene dekker et område som er omtrent 1,5 cm bredt. Mange kuler henger ennå fast i fjellet, men enda flere ligger strødd omkring løse. Kulene er tydeligvis av et hardere materiale enn bergartene rundt. Når sistnevnte eroderer bort, faller kulene etter hvert ut. (NASA/JPL/US Geological Survey) |
| |
 |
Utsnitt av en del av El Capitan, gjengitt i falske farger. I den øvre delen av fjellfremspringet ses fine, parallelle lagdelinger. Spredt utover ses også de små kulene, med diametre på 1-2 mm. Selv om de her er fargekodet med en blålig farger, er de i virkeligheten grå. (NASA/JPL/Cornell University) |
Når dette arbeidet er ferdig, noe som vil ta over en uke, skal Opportunity kjøre opp og ut av krateret det har vært i helt siden landingen. Kjøretøyet kommer da antakelig til å sette kursen østover, mot krateret Endurance. Det ligger 740 m borte, har en diameter på 160 m og er 30 m dypt. Krateret har en lys rand, som kan være en større versjon av grunnfjellfremspringet Opportunity nå undersøker. Siden Endurance er mye dypere enn krateret Opportunity nå er i, håper man der å finne dypere lag og eldre bergarter.
Terrenget og overflaten mellom Opportunity og Endurance ser ut til å være mye enklere å kjøre over enn det mellom Spirit og Bonneville. Squyres antydet at Opportunity kunne komme opp i daglige kjøreetapper på 50-100 m. Hittil lengste etappe for Spirit i løpet av en sol er 30 m.
Mars er i dag en tørr planet. Trykket i atmosfæren ved overflaten er bare omtrent 1/100 av trykket ved jordoverflaten. Det er for lavt til at vann kan eksistere der i flytende form. Dog vet vi at det finnes store mengder vann i form av is på begge Mars' polkalotter og i jordsmonnet over betydelige deler av planeten. (Se 2001 Mars Odyssey påviser store mengder vannis på Mars (eRomfart 2002-059), Sydpolkalotten på Mars domineres av vannis (eRomfart 2003-039), Store mengder vannis på Mars' nordlige halvkule (eRomfart 2003-116) og Nye kart over fordelingen av vannis på Mars (eRomfart 2003-131).)
 |
Et bilde tatt med mikroskopkameraet på en liten del av El Capitan. De mange langstrakte fordypningene, med tilfeldige retninger, fremstår tydelig. Fordypningene ser ut som hulrom etter myntliknende skiver, som har vært tykkest på midten og avtar mot endene. Slike strukturer stemmer godt med sulfatholdige mineraler, som krystallerer i en grunnmasse. Når de krystallerer, skyver de enten korn i grunnmassen til side eller erstatter dem. Senere eroderes krystallene bort enten av vann eller av vind. Tilbake blir de karakteristiske hulrommene etter krystallene. (NASA/JPL/US Geological Survey) |
 |
Enda et bilde tatt med mikroskopkameraet på en liten del av El Capitan. Oppe til høyre ses to små kuler. Kornetheten i grunnmassen - bergarten som kulene er innkittet i - er endret nær kulene, sammenliknet med kornene lenger bort fra kulene. Under og rundt kulene er kornene større. Denne endringen i kornstørrelse kan skyldes det geologene kaller en «reaksjonsrand». Det er en struktur som dannes ved at en væske vekselvirker med materialet i grunnmassen nær kulen, når kulen vokser frem. (NASA/JPL/US Geological Survey) |
 |
Diagrammet viser relative mengder av svovel (i form av svoveltrioksid) og klor på tre steder rundt Opportunitys landingssted. Fra venstre ses måling gjort på jordsmonn, på McKittrick før litt av steinen ble slipt av, på McKittrick i slipehull og i slipehull på en stein kalt Guadalupe. Som de to resultatene fra McKittrick klart viser, måles det mye mer svovel i selve steinen, enn på overflaten av den. Jordsmonnet på landingsstedet og materialet som dekker steiner, inneholder mindre svovel enn selve bergarter gjør. Det høye innholdet av svovel skyldes at det i steinene er store mengder sulfatsalter (omtrent 30 % i vekt). Man har også indikasjoner på salter med klorider og bromider. Så store mengder med salter tyder sterkt på at bergartene inneholder sedimenter avsatt gjennom fordampning. Slike dannes når vann fordamper eller is sublimerer til atmosfæren. (NASA/JPL) |
 |
I horisonten ses det 160 m store krateret Endurance, som ligger omtrent 720 m øst for der Opportunity er. Øverst ses fjerneste og nærmeste rand av Endurance. Den mørke gropen i nedre del av bildet er et 5 m bredt krater, som ligger omtrent 50 m fra Opportunity. (NASA/JPL/Cornell University/MSSS) |
|
)