Credito d'immagine: ESA
Astrobiology Magazine (AM): La prima serie di immagini di Meridiani Planum, che mostra un substrato roccioso finemente stratificato, ha entusiasmato gli scienziati. Quali sono le tue impressioni iniziali?
Andrew Knoll (AK): Sappiamo da diversi anni, dai dati orbitali, che ci sono rocce stratificate su Marte, ma Opportunity ci offre la nostra prima possibilità di andare effettivamente a lavorare direttamente su alcune di queste rocce in uno sperone. Per i geologi, non puoi semplicemente enfatizzare l'importanza di questo.
Il fatto che siano una specie di tabulare suggerisce che siano o depositi vulcanici piuttosto sottili o sedimenti. E la prospettiva di avere rocce sedimentarie in situ su Marte che possiamo salire e interrogare riguarda uno scenario ottimale, per quanto mi riguarda.
AM: E se si rivelassero essere depositi di cenere vulcanica? Sarà uno scenario meno interessante?
AK: Affatto. Penso che una delle grandi domande sia: quali sono i processi predominanti che hanno dato origine a rocce stratificate su Marte? Non c'è motivo di credere che ogni roccia stratificata su Marte si sia formata allo stesso modo di quella con cui Opportunity è seduto di fronte. Ma sapere anche come si è formata una di quelle rocce stratificate sarà un passo nella giusta direzione.
Sapremo presto anche se il segnale di ematite in Meridiani che è stato rilevato dall'orbita è residente in quelle rocce. Ricorda che la ragione per cui siamo al Meridiani Planum è a causa di questo forte segnale per una particolare forma di ossido di ferro chiamata ematite. È molto difficile pensare di creare ematite senza alcune interazioni di acqua liquida con le rocce. Quindi, anche se è una roccia vulcanica, ci aiuterà a limitare il nostro pensiero su una delle anomalie chimiche più interessanti del pianeta.
AM: C'è un fiume in Spagna, il Rio Tinto, dove hai trascorso qualche tempo a fare ricerche. Hai suggerito che il modo in cui i minerali di ferro di Rio Tinto si sono degradati e trasformati nel tempo potrebbe far luce su come si è formata l'ematite di Meridiani. Puoi spiegare la connessione?
AK: Vorrei iniziare dall'inizio. Il tipo di pensiero che portiamo all'interpretazione del ferro su Marte sarà informato dalla nostra esperienza con il ferro ossidato sulla superficie terrestre. Esistono diversi modi in cui si sono formati depositi di ferro sul nostro pianeta. Può darsi che nessuno di loro sarà un analogo esatto per quello che è successo su Marte. Ma ognuno di loro potrebbe fornire informazioni in più che ci aiuteranno a pensare a Marte.
Ora, Rio Tinto è un posto molto interessante. È nella Spagna sudoccidentale, circa un'ora a ovest di Siviglia, forse un'altra ora a est del confine portoghese. Rio Tinto è in realtà di interesse storico per le persone in America da quando Colombo salpò nel 1492 da un porto alla foce del Rio Tinto. Ma è anche interessante per i geologi minerari perché è stata una miniera almeno dai tempi dei romani.
Quello che viene estratto è il minerale di ferro. Circa 400 milioni di anni fa i processi idrotermali formarono questi depositi di minerale di ferro. Per lo più il ferro è sotto forma di solfuro di ferro, o oro folle. È un minerale molto ricco. Mentre l'acqua piovana scorre attraverso questi depositi, ossida la pirite e accadono due cose. Uno, forma acido solforico. Quindi l'acqua nel fiume ha un pH di circa 1; è molto acido. E, due, il ferro si ossida. Quindi l'acqua ha il colore dei rubini, a causa del trasporto di questo ferro.
La cosa interessante è che se guardi i depositi che si formano oggi dal Rio Tinto, la maggior parte del ferro viene fuori come minerali di solfato di ferro, cioè una combinazione di ferro, zolfo e ossigeno; e un po 'di esso viene fuori come un minerale chiamato goethite, che è ferro mescolato con ossigeno e un po' di idrogeno. Goethite è fondamentalmente ruggine.
Non è quello che vedi a Meridiani su Marte. Ma la cosa interessante del deposito di Rio Tinto è che questo processo è in atto da almeno 2 milioni di anni. E c'è una serie di terrazze che ci danno un'idea di cosa succede a questi depositi nel tempo.
Quello che troviamo è che dopo poche migliaia di anni, tutti i minerali solfati sono scomparsi e tutto il ferro è in questo materiale chiamato goethite. Ma mentre vai in terrazze sempre più vecchie, quando arrivi a terrazze che hanno 2 milioni di anni, gran parte di quella goethite è stata sostituita dall'ematite, il minerale su Marte. Ed è un'ematite a grana grossa, che è anche ciò che vediamo su Marte.
Quindi la prima cosa che apprendiamo a Rio Tinto è che non è necessario pensare solo ai processi che depositano l'ematite a grana grossa fin dall'inizio. Può formarsi durante ciò che i geologi chiamano diagenesi. Cioè, può formarsi attraverso processi che influenzano le rocce nel tempo, e può effettivamente farlo a basse temperature e senza essere profondamente sepolto e sottoposto ad alta pressione. Quindi, in tal senso, Rio Tinto ci mostra un altro modo in cui l'ematite di Meridiani avrebbe potuto arrivarci. Espande le opzioni che consideriamo.
AM: Quando i geologi dicono cose come "bassa temperatura", spesso significano qualcosa di diverso rispetto al resto di noi.
AK: Quando dico "bassa temperatura", sto parlando delle temperature che tu e io sperimentiamo quotidianamente, la temperatura ambiente. Immagino che la maggior parte delle acque sotterranee di Rio Tinto siano comprese tra 20 e 30 gradi Celsius, forse tra 70 e 80 gradi Fahrenheit.
AM: La trama della roccia cambia nel tempo mentre un minerale attraversa il processo della diagenesi?
AK: Sì, lo fa. Anche se ciò che è interessante è che mentre la consistenza a livello di ciò che il microscopico riproduttore può vedere sicuramente cambia attraverso la storia diagenetica, le caratteristiche di deposizione su larga scala che vedresti osservando da vicino l'affioramento con Pancam sembrano essere persistenti. Quindi, anche se la roccia sta attraversando questi cambiamenti, conserva le firme sedimentarie della sua formazione, il che è eccitante. È importante.
AB: Dici che a Rio Tinto puoi vedere una fetta di 2 milioni di anni che ti mostra il processo diagenetico nel tempo. Ma gli affioramenti che Opportunity ha visto a Meridiani potrebbero avere 2 miliardi di anni. Conserverebbero comunque tutte le informazioni utili dopo così tanto tempo?
AK: Ecco le buone notizie sulla geologia: per le rocce sedimentarie, in particolare, la maggior parte dei cambiamenti che subisce una roccia subisce molto presto nella sua storia. A meno che una roccia non subisca metamorfismo, venendo seppellita e sottoposta a pressioni e temperature elevate, entro al massimo alcuni milioni di anni dalla sua formazione si stabilizza in una forma che manterrà indefinitamente.
Lavoro, nel mio lavoro quotidiano, sulle rocce precambriane su questo pianeta. E ti posso garantire che quando guardo una roccia sedimentaria che ha un miliardo di anni, la maggior parte dei cambiamenti subiti da quella roccia sono avvenuti nei primi 200 mila anni della sua vita. E poi si stabilizza e aspetta solo un geologo.
AM: E non abbiamo motivo di credere che la fisica si comporti diversamente su Marte?
AK: Questo è quello che stiamo andando per noi. L'ho già detto in termini di astrobiologia: quando cerchi la vita oltre il nostro pianeta, non hai la certezza che la biologia da qualche altra parte sarà la stessa di qui. Ma hai la certezza che fisica e chimica saranno le stesse.
AM: Parte di ciò che rende interessante Meridiani è che è diverso da qualsiasi altro posto su Marte. Anche se riuscirai a capire la storia di Meridiani, fino a che punto sarai in grado di generalizzare questa conoscenza su Marte nel suo insieme?
AK: Penso che vincerà sicuramente il modo in cui pensiamo a Marte come a un intero pianeta. Può darsi che, in termini di chimica generale e firma rock di Marte, Gusev si rivelerà una superficie su Marte di migliore qualità. Cioè, la maggior parte di Marte - in effetti, quasi tutta Marte - è ricoperta di basalto e quindi ricoperta di polvere fine. Ed è quello che vediamo a Gusev.
Ora, si scopre che se togli il segnale dell'ematite dalle firme dei materiali di superficie in Meridiani che abbiamo ottenuto dall'orbita, è anche principalmente basalto. Quindi non è una parte completamente anomala del pianeta. Sembra essere una parte rappresentativa del pianeta nel cuore, con questo segnale ematite unico stratificato su di esso.
Una delle caratteristiche del deposito di ferro Meridiani è che, sebbene sia locale rispetto all'intero pianeta, è geograficamente diffusa in quanto hai migliaia di chilometri quadrati che danno questa firma.
Molte persone pensano che i processi idrotermali e quelli delle acque sotterranee forniranno solo piccoli segnali locali di ferro, ma in effetti gli strati ricchi di ematite nel deposito di Rio Tinto vanno avanti per diverse migliaia di chilometri quadrati. Perché queste acque sotterranee si estendono in uno strato su una vasta area.
Quindi i depositi di ferro di Rio Tinto fanno diverse cose che dovremmo tenere a mente da Meridiani. Combinano antichi processi idrotermali e più giovani a bassa temperatura; hanno bisogno di acqua; possono formare strati; e possono essere molto diffusi.
Non sono il solo insieme di processi che potrebbero farlo, con qualsiasi mezzo. Non sono particolarmente prevenuto a favore di Rio Tinto come analogo migliore a Meridiani di ogni altra cosa. Penso solo che mentre andiamo in questa esplorazione dobbiamo almeno conservare nel nostro file di memoria il maggior numero possibile di prodotti e processi che trattano il ferro.
Tutte le diverse impostazioni per la deposizione di ferro e i processi di deposizione di ferro che vediamo su questo pianeta portano segnali chimici e strutturali che Opportunity potrebbe rilevare su Meridiani. Possiamo usare questi confronti per aiutarci a capire come si è formata l'ematite Meridiani.
AM: Uno degli aspetti intriganti di Rio Tinto come sito di ricerca è che anche se l'acqua nel fiume è altamente acida, vi sono batteri che vi abitano. Quando osservi gli antichi depositi di ematite in quella regione, vedi i batteri fossili?
AK: Si. In effetti, una delle cose che mi ha attratto a lavorare con i miei colleghi spagnoli non è che oggi è un ambiente strano. Mentre è un po 'divertente essere interessati alla vita ai margini ambientali oggi, la maggior parte della vita - e gran parte di ciò che puoi imparare sulla biologia oggi - proviene da organismi ordinari che vivono in circostanze ordinarie. Ecco dove si trova il 99 percento della diversità della vita.
D'altra parte, c'è una grande domanda che può essere posta a Rio Tinto. Possiamo vedere i processi che hanno formato i depositi di ferro di Rio Tinto in corso oggi; possiamo vedere i processi chimici; possiamo vedere cos'è la biologia nell'ambiente. Ma la vera domanda che si vuole tenere a mente quando si pensa a Meridiani è: quali, se del caso, le firme di quella biologia vengono effettivamente conservate nelle rocce diageneticamente stabili?
Uno è quello. Se sei stato abbastanza fortunato da avere accesso a un microscopio - questo probabilmente avrebbe una risoluzione al di là di ciò che potresti sperare dall'imager microscopico - potresti vedere singoli filamenti microbici che sono stati magnificamente conservati. Quindi questa è la prima buona notizia che il ferro diageneticamente stabilizzato può conservare un'impronta microscopica della biologia.
La migliore notizia è che ci sono due caratteristiche della biologia che vengono preservate nelle trame più a livello del bulbo oculare in queste rocce.
Uno è che a volte si formano piccole bolle a causa dell'emanazione di gas dal metabolismo. E alcuni di questi in realtà copriranno con minerali di ferro e possono essere preservati attraverso la diagenesi. E questo è praticamente vero attraverso la maggior parte delle rocce sedimentarie che troviamo nella colonna geologica. È possibile ottenere spazi di gas preservati e quegli spazi di gas sono inevitabilmente associati alla produzione biologica di gas.
AM: Invariabilmente?
AK: Nella nostra esperienza sulla Terra, è praticamente al 100 percento. Quello che vorresti chiedere è: quali processi diversi dalla biologia potrebbero dare origine a gas all'interno di un sedimento su un pianeta? È qualcosa su cui puoi fare esperimenti. Non so che nessuno si sia preoccupato di farlo su questo pianeta. Perché, francamente, la biologia è così pervasiva che questo è il gioco principale in città, comunque. Ma uno potrebbe fare gli esperimenti.
L'altra cosa, di cui mi sento ancora più fortemente, è che molte volte, dove ci sono popolazioni microbiche, formano questi meravigliosi gruppi di filamenti che si estendono sulla superficie. Sembrano quasi la criniera di un cavallo. Ora la cosa grandiosa è che, quando i minerali si depositano in questi ambienti, in realtà si nucleano su queste stringhe di filamenti e ottieni bellissime trame sedimentarie che, ancora una volta, sembrano la criniera di un cavallo.
Li puoi vedere nel Parco di Yellowstone, sia in corde silicee che precipitanti il carbonato. Se vai in posti come Mammoth Springs, puoi vederlo accadere oggi. E se fai un'escursione nell'entroterra, puoi vedere antichi esempi di ciò, belle firme conservate nella roccia.
A Rio Tinto, puoi vedere il deposito di ferro su questi filamenti; e nelle terrazze di 2 milioni di anni, puoi vedere queste trame di ferro filamentoso. E lì, ancora una volta, non conosco nessun processo diverso dalla biologia che possa formare quelli. Quindi è davvero qualcosa per cui tieni gli occhi aperti quando guardi una roccia precipitata su Marte.
AM: E potresti vederli con Pancam?
AK: Se prendessi un Pancam a Rio Tinto o Yellowstone Park, ti salterebbero fuori. Assolutamente.
AM: Se si scopre che il substrato roccioso nel sito di atterraggio Opportunity è costituito da depositi sedimentari, ciò significa che quando quei sedimenti sono stati depositati, ci doveva essere acqua liquida intorno?
AK: Molto probabilmente.
AM: Quindi se fossero sedimentari e Pancam vedesse una sorta di trama che sulla Terra è indicativa della biologia, ciò significherebbe che Opportunity si sarebbe avvicinata alla ricerca di prove della vita su Marte?
AK: Sono grandi se, ma sarebbe un grande giorno.
Facciamo un passo indietro, perché ci viene un po 'di filosofia su come si cercano effettivamente queste cose. Un paio di anni fa, la NASA ha intrapreso una campagna di finanziamento per cercare essenzialmente di anticipare qualsiasi tipo di firma suggestivamente biologica che potrebbe essere trovata in qualsiasi tipo di esplorazione di un altro pianeta in modo da non vederci graffiare la nostra testa.
Ma il fatto è che non puoi anticipare nulla che potresti vedere. Quindi quello che penso sia uno scenario più realistico è che fai la tua esplorazione, e se, nel corso di quella esplorazione, trovi un segnale che (a) non è facilmente spiegabile dalla fisica e dalla chimica o (b) che ricorda i segnali che sono strettamente associati alla biologia sulla Terra, quindi ti ecciti.
Quello che succederà allora, te lo posso garantire, è che 100 scienziati intraprendenti andranno in laboratorio e vedranno come, se non del tutto, possono simulare ciò che vedi - senza usare la biologia. E penso che sia la cosa giusta da fare. Per le cose in cui la posta in gioco è così alta, penso che uno voglia essere il più attento e sobrio al riguardo. E certamente questo significa sapere molto di più sulla capacità generativa dei processi fisici e chimici di impiantare in una roccia sia firme chimiche che materiche di quanto sappiamo oggi.
In assenza di astrobiologia, nessuno perderebbe tempo a fare queste cose perché, sulla Terra, sappiamo che c'è stata biologia per gran parte della storia del pianeta. La biologia è ovunque. La biologia è preminente nei segnali che impartisce alle rocce sedimentarie. Quindi chi trascorrerà cinque anni del suo tempo come giovane scienziato cercando di generare un segnale con mezzi abiologici strettamente associati alla biologia? Tuttavia, si passa a Marte e ci sono molte più ragioni per fare questo tipo di cose.
AM: Se uno dei rover MER trovasse una roccia che sembrava contenere prove della biologia marziana, la NASA vorrebbe tornare in quel punto e portarlo a casa?
AK: Scommetti. A seconda di ciò che troviamo in Meridiani - per non pregiudicare ciò che troviamo - potrebbe essere un sito con priorità molto alta per la NASA per tornare con attrezzature più sofisticate ed essere un sito con priorità assoluta per il ritorno del campione; o potremmo cancellarlo.
Questa è l'intera ragione di questo tipo di lavoro incrementale. In realtà mi piace l'intera architettura del piano della NASA di fare un passo alla volta, fare ogni passo con attenzione e nel passaggio due costruire su ciò che hai imparato nel passaggio uno. Ha senso.
AM: Mi rendo conto che ti sto chiedendo di speculare, qui, ma quali pensi siano le probabilità che Marte fosse un tempo un mondo vivente?
AK: Davvero non lo so. Ma tutto ciò che abbiamo imparato negli ultimi anni mi suggerisce che l'acqua potrebbe essere stata episodica piuttosto che persistente su Marte. E questo riduce la probabilità di biologia.
Se l'acqua è presente sulla superficie marziana per 100 anni ogni 10 milioni di anni, questo non è molto interessante per la biologia. Se è presente da 10 milioni di anni, è molto interessante.
Non è certo scontato che scopriremo che Marte era un pianeta biologico. Metà del mio cervello continua a cercare di buttare fuori una percentuale, e so che è una cosa così insignificante da fare - penso che non lo farò.
Ma posso dirti che una delle migliori possibilità che avremo per un certo numero di anni per rispondere a questa domanda è proprio qui nei depositi di ferro di Meridiani.
Fonte originale: Astrobiology Magazine
