Υπήρχε ποτέ ένα Yellowstone στον Άρη;
Η πυριτία (μια άμορφη μορφή διοξειδίου του πυριτίου) σχηματίζεται από τα νερά που ρέουν από θερμές πηγές κοντά στη λίμνη Shoshone, στο Εθνικό Πάρκο Yellowstone. Φωτογραφία του USGS από τον Jake Lowenstern.
Το Γέλοουστοουν- Yellowstone δεν είναι απλώς ένα φανταστικό φυσικό εργαστήριο για μελέτες με βάση τη Γη. Η καλύτερη κατανόηση της υδροθερμικής δραστηριότητας στο πρώτο Εθνικό Πάρκο μπορεί επίσης να παράσχει ενδείξεις για το πώς μπορεί να έμοιαζε ο Άρης πριν από πολύ καιρό.
Σήμερα, ο Άρης είναι ένας κρύος και ξηρός πλανήτης με πολύ λεπτή ατμόσφαιρα χαμηλής πίεσης. Έχει νερό, αλλά είναι όλο παγωμένο, κλειδωμένο σε υπόγειο πάγο (σαν μόνιμα παγωμένο έδαφος) και σε πολικά παγοκαλύμματα. Αλλά πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, ο Άρης είχε μια παχύτερη ατμόσφαιρα και ένα θερμότερο και πιο υγρό κλίμα. Είχε επίσης ενεργά ηφαίστεια. Έτσι, με όλη αυτή τη θερμότητα και όλο αυτό το νερό, είναι πιθανό να υπήρχαν κάποτε θερμές πηγές στον Άρη; Και πώς θα μπορούσαμε να το μάθουμε;
Ο Άρης αποτελεί πόλο έλξης για αιώνες, με πρώιμες τηλεσκοπικές παρατηρήσεις και φανταστικά εικασίες (και, όπως αποδεικνύεται, φανταστικές) ιστορίες για πιθανά κανάλια και ευφυείς μορφές ζωής. Η σύγχρονη εξερεύνηση του Άρη ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960 με πτήσεις διαστημοπλοίων, στη συνέχεια, τις επόμενες δεκαετίες, με τροχιακά σκάφη, διαστημόπλοια προσεδάφισης και, τέλος, ρομποτικά ρόβερ. Αυτή τη στιγμή, υπάρχουν επτά ενεργά διαστημόπλοια σε τροχιά γύρω από τον Άρη και δύο ρομποτικοί «γεωλόγοι» που περιπλανώνται στην επιφάνεια, με τα ονόματα Curiosity και Perseverance .
Με όλες τις εικόνες και τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από αυτούς τους δορυφόρους και τους ρομποτικούς εξερευνητές, έχουμε πλέον μια καλή ιδέα για το πώς είναι ο Άρης στην επιφάνεια. Δεν υπάρχουν στοιχεία για κανάλια ή σύνθετες μορφές ζωής, αλλά υπάρχουν πολλά στοιχεία για ενεργές επιφανειακές διεργασίες, όπως ο άνεμος, οι «διάβολοι της σκόνης», οι μεταναστευτικοί αμμόλοφοι και οι κατολισθήσεις. Υπάρχουν επίσης στοιχεία για ηφαιστειακή δραστηριότητα στο παρελθόν, όπως μεγάλα ηφαίστεια και ροές λάβας , και στοιχεία για ροή υγρού νερού στο παρελθόν, όπως κανάλια ποταμών και αποθέσεις δέλτα. Τα στοιχεία για υγρό νερό στο παρελθόν περιλαμβάνουν επίσης μια ποικιλία ενυδατωμένων ορυκτών, ορυκτών υδροθερμικής αλλοίωσης και αποθέσεων πυριτίου . Είναι τα αποθέματα πυριτίου, που ανακαλύφθηκαν το 2007 από το Mars Exploration Rover, Spirit , που σε κάνουν να σηκωθείς και να πεις: «Ουάου! Σαν στο Γέλοουστοουν;»
Τα περισσότερα από τα κοιτάσματα πυριτίου στο Γέλοουστοουν αποτελούνται από ένα λευκό, ελαφρύ, πορώδες πέτρωμα που αποτελείται από πυριτία οπαλίνης. Το πυρίτιο διαλύεται από τα ρυολιθικά ηφαιστειακά πετρώματα που βρίσκονται από κάτω και παραλαμβάνεται από τα υδροθερμικά ρευστά που κυκλοφορούν υπόγεια. Όταν τα θερμά, πλούσια σε πυρίτιο ρευστά φτάσουν στην επιφάνεια, ψύχονται και καθιζάνουν στρωματοποιημένες αποθέσεις και σωρούς πυριτίου, που ονομάζονται πυριτικά άλατα , γύρω από θερμοπίδακες και θερμές πηγές. Υπάρχει επίσης ένας άλλος τρόπος για να αποκτήσετε αποθέσεις πλούσιες σε πυρίτιο: η έκπλυση με οξύ-θειικό άλας . Εδώ είναι που το θειικό οξύ από τα ηφαιστειακά αέρια αντιδρά με τα περιβάλλοντα πυριτικά πετρώματα κοντά στην επιφάνεια, εκπλένοντας (αφαιρώντας) μεταλλικές ενώσεις, όπως σίδηρο και μαγνήσιο, και αφήνοντας ένα υπόλειμμα πυριτίας οπαλίνης.
Στον Άρη, βρέθηκαν κοιτάσματα πυριτίου δίπλα σε μια τοποθεσία που ονομάζεται Home Plate, μέσα σε έναν μεγάλο κρατήρα πρόσκρουσης που ονομάζεται κρατήρας Gusev, και υπάρχουν ενδείξεις ότι σχηματίστηκαν από υδροθερμικά ρευστά. Μια βασική παρατήρηση είναι η συσχέτιση των κοιτασμάτων πυριτίου με την ηφαιστειακή δραστηριότητα. Το χαρακτηριστικό Home Plate αντιπροσωπεύει τα υπολείμματα κοιτασμάτων ηφαιστειακής τέφρας , τα οποία, μαζί με κοντινά βασαλτικά πετρώματα, καταδεικνύουν ότι αυτό το μέρος είχε μαγματική δραστηριότητα ικανή να δημιουργήσει ένα υδροθερμικό σύστημα, αν και πολύ μικρότερο από αυτό που πυροδοτεί τις θερμές πηγές και τις ατμίδες του Yellowstone.
Επειδή τα κοιτάσματα πυριτίου στη Γη συχνά φιλοξενούν μικροβιακή ζωή, αποτελούν βασικό στόχο στην αναζήτηση στοιχείων αρχαίας μικροβιακής ζωής στον Άρη. Είναι συναρπαστικό το γεγονός ότι τα κοιτάσματα πυριτίου που ανακαλύφθηκαν από το Spirit εμφανίζουν μικροσκοπικές δομές που μοιάζουν με δάχτυλα και μοιάζουν με χαρακτηριστικά του πυριτίου Yellowstone και άλλων κοιτασμάτων πυριτίου στη Γη, οι οποίες αναφέρονται ως στρωματόλιθοι, οι οποίοι σχηματίζονται από έναν συνδυασμό βιολογίας και γεωλογίας. Οι πολύχρωμες μικροβιακές κοινότητες που κατοικούν στις άκρες και τα κανάλια εκροής των θερμών πηγών συμβάλλουν στην ανάπτυξη των στρωματόλιθων μαζί με το πυρίτιο που καθιζάνει από το νερό. Οι δακτυλόμορφες δομές που παρατηρήθηκαν από το Spirit είναι κατασκευασμένες από πυρίτιο, αλλά δεν έχει αποδειχθεί ότι περιλαμβάνουν οργανική ύλη και μπορεί να μην είναι ισοδύναμες με τους στρωματόλιθους των θερμών πηγών στη Γη. Σε αυτό το σημείο, θεωρείται ότι έχουν σχηματιστεί μόνο από γεωλογικές διεργασίες.
Ασπρόμαυρη επιφάνεια του Άρη· κόκκινο έδαφος με λευκές ραβδώσεις· κόκκινο έδαφος με μικρούς διάσπαρτους βράχους.
Υδροθερμικές αποθέσεις στον Άρη. (Α) Αυτή η εικόνα λήφθηκε από την κάμερα υψηλής ανάλυσης απεικόνισης επιστήμης του Mars Reconnaissance Orbiter στις 22 Νοεμβρίου 2006. Δείχνει ένα φωτεινό οροπέδιο στρωματοποιημένων βράχων διαμέτρου περίπου 90 μέτρων (98 γιάρδες) που ονομάζεται "Home Plate". Εικόνα NASA: PSP_001513_1655_red; Από: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona. Το "x" σηματοδοτεί τις θέσεις των εικόνων του ρόβερ στο Β και στο Γ. (Β) Αυτή η εικόνα περίπου πραγματικού χρώματος λήφθηκε από την παγχρωματική κάμερα στο Mars Exploration Rover της NASA, Spirit , στις 6 Μαΐου 2007. Δείχνει ένα κομμάτι φωτεινού, πλούσιου σε πυρίτιο εδάφους που αποκαλύφθηκε όταν το Spirit πέρασε από πάνω του. Το ίχνος του διαταραγμένου εδάφους έχει πλάτος περίπου 20 εκατοστά (8 ίντσες). Εικόνα NASA: PIA09491;Από NASA/JPL/Cornell. (Γ) Αυτή η εικόνα περίπου σε πραγματικό χρώμα λήφθηκε από την παγχρωματική κάμερα του Mars Exploration Rover της NASA, Spirit , στις 13 Μαρτίου 2006. Έχει διάμετρο περίπου 1 μέτρο στη βάση. Δείχνει την οζώδη μορφολογία των εμφανίσεων πυριτίου από οπαλίνη δίπλα στο Home Plate. Τροποποιημένη εικόνα από Ruff et al., 2020 ( https://doi.org/10.1089/ast.2019.2044 ).
Ωστόσο, η κατανόηση των μικροοργανισμών που κατοικούν στις θερμές πηγές του Γέλοουστοουν και των στοιχείων που αφήνουν πίσω τους, θα μπορούσε να βοηθήσει στην απάντηση ορισμένων θεμελιωδών ερωτημάτων στον τομέα της αστροβιολογίας: υπάρχει ή υπήρξε ποτέ ζωή αλλού στο ηλιακό σύστημα;
Πέρα από τον Άρη, υπάρχουν επίσης ενδείξεις δραστηριότητας θερμοπίδακων σε ορισμένα από τα παγωμένα φεγγάρια στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα , όπως ο Τρίτωνας, ο φεγγάρι του Ποσειδώνα, και ο Εγκέλαδος, ο φεγγάρι του Κρόνου. Η Ευρώπη, ο φεγγάρι του Δία, είναι ένα άλλο σώμα στο εξωτερικό ηλιακό σύστημα που έχει έναν ωκεανό υγρού νερού κάτω από τον φλοιό του από πάγο νερού και μπορεί να φιλοξενεί θερμοπίδακες που εκτοξεύουν δείγματα αυτού του νερού. Τον Οκτώβριο του 2024, η NASA ξεκίνησε την αποστολή Europa Clipper για να τα διερευνήσει. Θα φτάσει το 2030. Μείνετε συντονισμένοι.
Το Γέλοουστοουν δεν είναι απλώς ένα φυσικό εργαστήριο για μελέτες της γεωεπιστημονικής επιστήμης. Με την ιστορία του στην ηφαιστειακή δραστηριότητα που σχηματίζει καλντέρα, τη γεωθερμική δραστηριότητα, τους θερμοπίδακες, τα υδροθερμικά κοιτάσματα ορυκτών και τα θερμόφιλα βακτήρια , είναι επίσης ένα εξαιρετικό εργαστήριο για συναρπαστική έρευνα στον τομέα της πλανητικής επιστήμης.
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα usgs
https://www.usgs.gov/observatories/yvo/news/was-there-ever-a-yellowstone-mars
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις αποθέσεις θερμών πηγών στον Άρη, ανατρέξτε στην ακόλουθη δημοσίευση: Ruff, SW, Campbell, KA, Van Kranendonk, MJ, Rice, MS και Farmer, JD, 2020. Η περίπτωση των αρχαίων θερμών πηγών στον κρατήρα Gusev, Άρης. Astrobiology, 20(4), σ.475–499, https://doi.org/10.1089/ast.2019.2044 .
Το Yellowstone Caldera Chronicles είναι μια εβδομαδιαία στήλη που γράφεται από επιστήμονες και συνεργάτες του Αστεροσκοπείου Ηφαιστείου Yellowstone. Η συμβολή αυτής της εβδομάδας προέρχεται από τον R. Greg Vaughan, ερευνητή στο US Geological Survey, και τον Steve Ruff, αναπληρωτή καθηγητή έρευνας στη Σχολή Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος στο Κρατικό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα.