Mars gemmer på en overraskende vandhistorie under overfladen
En ny analyse af målinger fra georadaren ombord på roveren Perseverance afslører skjulte strukturer under Mars’ overflade, der giver planetens vandhistorie en helt ny dimension. Under den røde, tilsyneladende livløse skorpe ligger optegnelserne af et ældgammelt landskab fyldt med floder og sedimenter.
NASAs rover viste, at vand i området ved Jezero-krateret var aktivt betydeligt tidligere og i langt længere tid, end overfladeobservationerne alene havde antydet. Georadarens opdagelser rykker begyndelsen på den våde periode i dette område hundredvis af millioner år tilbage i tiden.
Hvorfor landede Perseverance netop i Jezero-krateret?
Jezero-krateret blev ikke valgt som landingssted for Perseverance tilfældigt. Fra kredsløb kan man se den klassiske form af en tidligere flodmunding: en vifteformet sedimentfordeling, der minder om et delta, samt spor af et gammelt løb, der engang ledte vand ind i kraterets indre. Fra missionens start forventede forskerne, at der engang havde eksisteret en sø, der blev forsynet af mindst én flod.
Allerede efter landingen i 2021 bekræftede roveren disse mistanker. Spektrometre afslørede karbonater i kraterbunden — mineraler, der er typiske for sedimenter dannet i nærværet af vand. Højopløsningskameraer viste derefter den fine struktur af aflejringer i selve deltaet ved Jezeros vestlige kant. På dette grundlag rekonstruerede forskerne en episode med et relativt sent vådt Mars: varmere, med en tættere atmosfære og flydende vand frit strømmende over overfladen.
Hvad fandt Perseverance under Jezero?
De nye resultater fra georadaren ombord på Perseverance tyder imidlertid på, at vandhistorien på dette sted begyndte langt tidligere og forløb i flere faser, end de synlige overfladebjergarter alene antydede. De strukturer, der genkendes under jorden, hører til en ældre periode end det synlige delta i den vestlige del af Jezero.
NASAs forskere fastslår, at et aktivt flodsystem allerede fungerede i den tidlige Noachian-periode, hvilket rykker begyndelsen på den våde fase i denne region hundredvis af millioner år tilbage. Georadaren formåede at gennemlyse underjordiske lag i Jezero-krateret til en dybde på cirka 35 meter, hvilket skabte et tværsnit af den fordums søbund.
Instrumentet afslørede en kompleks sedimentopbygning, der er typisk for tidligere flod- og deltamiljøer. Forskerne genkender lag anbragt under en lille vinkel, som antyder tidligere skrånende undersøiske sedimenttunger. Derudover ses karakteristiske linseformede strukturer, der tolkes som sandbanker fra gamle flodløb.
Hvordan giver georadaren roveren mulighed for at se under overfladen?
For at kunne kigge dybere ned udstyrede NASAs ingeniører Perseverance med et instrument velkendt fra geofysisk, bygge- og arkæologisk arbejde på Jorden: en jorddybdegående radar, altså en georadar. Denne type udstyr scanner dagligt fundamenter under bygninger, vejdæmninger eller arkæologiske udgravningssteder uden behov for boring og gravning.
Princippet er overraskende enkelt. En antenne udsender korte impulser af elektromagnetiske bølger med høj frekvens ned i undergrunden. Disse bølger breder sig gennem bjergarter og sedimenter og reflekteres delvist ved grænseflader mellem lag med forskellige egenskaber. Den registrerede tilbagevenden af signalet gør det muligt at rekonstruere dybden og formen af de enkelte strukturer under overfladen.
Jo højere bølgefrekvens, jo præcisere billede — men til gengæld bliver rækkevidden dybere ned tilsvarende mindre. Til Perseverance blev parametrene valgt, så de kombinerede fornuftig opløsning med mulighed for at nå ned på adskillige titals meter, ideelt til analyse af ældre sedimenter dækket af nyere materiale.
Under overfladen af Jezero-krateret fandt forskerne strukturer karakteristiske for slyngede floder, vifteformede alluviale kegler og forgrenede flodnet. I hvert af disse tilfælde måtte vand have strømmet tilstrækkeligt længe til at opbygge store, tykke sedimentpakker, der i dag er synlige som omfattende strukturer under den fordums søbund.
Skjulte kanaler og aflejringer under Jezero-krateret
Under kørsler langs den ydre del af Jezero-krateret skabte georadaren lineære tværsnit under overfladen langs roverens rute. Analysen af disse afslørede en overraskende kompleks sedimentopbygning til en dybde på cirka 35 meter. Forskerne genkendte strukturer, der er typiske for tidligere flod- og deltamiljøer.
Videnskabsfolkene identificerede disse karakteristiske elementer:
- Lagstilling anbragt under en lille vinkel, der minder om tidligere skrånende undersøiske sedimenttunger
- Karakteristiske linseformede former tolket som gamle flodløb fyldt med sand
- Skiftende pakker af finkornede og grovkornede aflejringer svarende til systemer med sæsonmæssigt varierende vandgennemstrømning
- Omfattende strukturer, der antyder langtidspåvirkning af flydende vand
- Lag ældre end det synlige delta i den vestlige del af Jezero
- Sedimenter fra den tidlige Noachian-periode
Forskerne overvejer flere scenarier: et system af slyngede floder, en alluvial kegle, der breder sig ved mundingen af en gammel dal, eller et forgrenet flodnet i en såkaldt flettet konfiguration. De lag, som georadaren har afsløret, repræsenterer et ældre kapitel i historien om Mars’ overfladevand end det kendte delta observeret fra kredsløb.
Hvad betyder de nye fund for chancerne for liv på Mars?
Jo længere vand holdt sig ét sted, jo større er chancen for, at der opstod et stabilt miljø gunstigt for organisk kemi og potentielle mikroorganismer. Jezero-krateret skriver sig nu endnu tydeligere ind i dette scenarie end hidtil. NASAs forskere understreger, at en længere tilstedeværelse af vand øger sandsynligheden for, at der opstod betingelser egnede til mikrobiologisk liv.
De nye data antyder flere centrale forhold. Søen i Jezero kan have haft en langt længere historie end blot én episode med fyldning og udtørring. Floder skiftede retning, slyngede sig, dannede nye sedimenter og rykkede deltagrænsen i løbet af millioner af år.
Et vandmiljø eksisterede allerede i en meget tidlig periode af planetens historie, hvor solenerginiveauet var noget anderledes, og Mars‘ indre stadig afgav betydeligt varme. Jo tidligere og jo længere vand holdt sig i Jezero-krateret, jo bredere et tidsvindue åbner sig for de processer, der på Jorden førte til fremkomsten af mikrobiologisk liv.
Hvis floder i virkeligheden påvirkede krateret over lang tid, kan deres sedimenter have forseglet spor af eventuelle mikroorganismer — ganske som flod- og deltaformede sandsten på Jorden ikke sjældent indeholder fossiler eller kemiske signaler fra fordums biosfærer. Forskerne betragter disse dybtliggende sedimenter som de mest lovende steder at søge efter spor af tidligere liv.
Hvorfor var det nødvendigt at kigge under planetens overflade?
På Mars har vinderodering i løbet af milliarder af år ædt sig igennem dele af bjergarterne, men mange af dem ligger stadig skjult. Fra kredsløb ser man kun det øverste lag, som en tynd bogomslag. De mest interessante kapitler er dog typisk begravet dybere under overfladen.
Georadaren gør det muligt at kortlægge denne skjulte geologi uden brug af borekroner. Det er hurtigere og langt sikrere end serieboringer på må og få. Takket være en sådan underjordisk tomografi kan forskerne afgøre, hvilke steder der er bedst egnede til udtagning af boreprøver til fremtidig transport til Jorden.
Instrumentets succes ombord på Perseverance har også konstruktionsmæssige konsekvenser. Det viser, at lette jorddybdegående radarer er værd at integrere i fremtidige missioner — ikke kun til Mars, men også til andre himmellegemer: Månen, Jupiters måner eller asteroider. Med deres hjælp kan man søge efter is, lommer af regolit med forskellig densitet og endda potentielt farlige hulrum under overfladen, inden astronauter sætter fod dér.
I geologisk tidsskala skelner forskerne mellem flere epoker af Mars. Det synlige delta i den vestlige del af Jezero tilhører en yngre episode i slutningen af Noachian og begyndelsen af Hesperian. De strukturer, som georadaren har genkendt i undergrunden, peger imidlertid på et aktivt flodsystem allerede i det tidlige Noachian, hvilket rykker begyndelsen på den våde fase i denne region hundredvis af millioner år tilbage.
Hvordan kan georadaren udnyttes på fremtidige missioner?
I praksis giver sådanne data mulighed for bedre at planlægge ikke kun den videre rute for roveren Perseverance, men også fremtidige landingssteder og boresteder. Hvis det bekræftes, at de ældste, dybtliggende sedimenter i Jezero virkelig opstod i et langvarigt stabilt flodmiljø, er det netop dér, forskerne vil søge efter de mest lovende prøver med hensyn til spor af tidligere liv.
For bedre at forstå situationen i Jezero-krateret kan man trække på eksempler fra Jorden. Store deltaer ved store floder — som Nilen eller Mississippi — består af mange på hinanden lagrede faser. En flod skifter indimellem sit hovedløb, afskærer en gammel arm, forsegler en del af en gammel sø- eller havbund og opbygger nye alluviale kegler et andet sted.
Fra oven ser man ét nuværende udmundingssted, men under det gemmer sig arkiver af fordums strømningsfaser. På samme måde kan lag af sand, grus og mudder i Elbe-bassinet — om end i mindre målestok — læses som en optegnelse af flodløb og bredder, der har forskudt sig gennem årtusinder. Georadaren på Mars har netop fanget et sådant skjult landskab, blot adskillige milliarder år ældre.
