En skjult geologisk fortid under Mars’ røde overflade
Analysen af målinger fra georadaren om bord på roveren Perseverance afslører strukturer gemt under Mars’ overflade, der gør planetens vandhistorie langt mere kompleks end hidtil antaget. Under den røde, tilsyneladende livløse skorpe gemmer sig et register over en fortidslandskab fuld af floder og sedimenter.
NASAs rover-instrumenter har vist, at vand i området ved Jezero-krateret var aktivt betydeligt tidligere og i langt længere tid, end overfladeobservationer alene indikerede. Georadaren, der trænger ned til en dybde på femogtredive meter, har skabt noget der minder om et tværsnit af en fordums søbund — og det skubber begyndelsen på den våde periode i denne region hundredvis af millioner år tilbage i tiden.
Hvorfor blev Jezero-krateret valgt som landingssted for roveren
Valget af Jezero-krateret var ingen tilfældighed. Fra kredsløbsbane kan man se den klassiske form af en gammel flodmunding. Den vifteformede fordeling af sedimenter minder om et delta, og sporene af et gammelt flodleje, der ledte vand ind i krateret, var tydelige. Forskerne formodede fra missionens begyndelse, at der engang eksisterede en sø her, forsynet af mindst én flod.
Allerede kort efter landing i 2021 bekræftede roveren disse antagelser. Spektrometre opdagede karbonater i kraterbunden — mineraler der er typiske for sedimenter dannet i tilstedeværelse af vand. Højopløsningskameraer afslørede den fine arkitektur af aflejringer i selve deltaet ved Jezeros vestlige kant.
På baggrund af disse fund rekonstruerede forskerne en episode af en relativt sen våd Mars. Det var varmere, atmosfæren tættere, og flydende vand strømmede frit hen over overfladen. De nye resultater fra georadaren om bord på Perseverance antyder imidlertid, at dette steds vandhistorie begyndte meget tidligere og havde flere faser, end klipperne blotlagt på overfladen alene viste.
Hvordan georadaren giver roveren evnen til at se under planetens overflade
For at kigge dybere ned udstyrede NASAs ingeniører Perseverance med et instrument velkendt fra geofysiske, bygge- og arkæologiske arbejder her på Jorden. Georadar anvendes normalt til at scanne fundamenter, vejdæmninger og arkæologiske lokaliteter uden behov for boring.
Princippet er overraskende enkelt. En antenne sender korte impulser af elektromagnetiske bølger med høj frekvens ned i undergrunden. Disse bølger bevæger sig gennem klipper og sedimenter og reflekteres delvist ved grænselagene mellem lag med forskellige egenskaber. Modtageren registrerer signalernes returneringstid, hvilket gør det muligt at rekonstruere dybden og formen af individuelle strukturer under overfladen.
Jo højere bølgefrekvensen er, desto præcisere billede opnås — men til gengæld mindskes dybderækkevidden. For Perseverance blev parametrene valgt, så de kombinerede rimelig opløsningsevne med muligheden for at kigge flere tiere meter ned. Det er ideelt til analyse af ældre aflejringer dækket af nyere materiale.
Konceptmæssigt minder det om seismisk efterforskning på Jorden, hvor der bruges elastiske bølger frem for elektromagnetiske. Seismik kan kigge dybt — endog hundredvis af kilometer — men kræver kraftige vibrationskilder og et tæt netværk af sensorer. Georadar er lettere, enklere og passer perfekt til en mobil platform som en Mars-rover.
Hvilke skjulte kanaler og sedimenter georadaren afslørede under Jezero
Under kørslerne i den ydre del af Jezero-krateret skabte georadaren undergrundsprofilerne langs roverens rute. Analysen af disse profiler afslørede en overraskende kompleks sedimentstruktur ned til en dybde på cirka femogtredive meter.
Forskerne identificerede strukturer typiske for gamle flod- og deltamiljøer:
- Lagordninger hældet i en lille vinkel, der antyder gamle skråninger af undervands-sedimenttunger
- Karakteristiske linseformede former fortolket som sandede løb fra gamle floder
- Skiftende pakker af finkornede og grovkornede sedimenter, som i systemer hvor vandgennemstrømningen varierede sæsonmæssigt
- Omfattende strukturer under bunden af den fordums sø, der vidner om langvarig aktivitet fra rindende vand
- Antydninger af slyngede flodløb
- Spor af vifteformede aflejringer ved mundingen af en fordums dal
- Mulige indikationer på et forgrenet flodnetværk i et såkaldt flettet mønster
- Lag ældre end det delta, der er synligt fra kredsløbsbane i den vestlige del af Jezero
Forskerne overvejer flere scenarier: et system af slyngede floder, en alluvial vifte der spredte sig ved mundingen af en fordums dal, eller et forgrenet flodnetværk. I hvert af disse tilfælde måtte vandet have strømmet tilstrækkeligt længe til at opbygge store, tykke sedimentpakker, der i dag er synlige som massive strukturer under det tidligere søbunds overflade.
De lag georadaren afslørede er ældre end det delta, der er synligt fra kredsløbsbane. Det drejer sig om en tidligere scene i historien om Mars’ overfladevand — en scene der skubber begyndelsen af den våde fase i denne region hundredvis af millioner år tilbage.
Hvad geologisk datering fortæller os om vandhistorien i krateret
I Mars’ geologiske tidsskala skelner forskerne mellem flere epoker. De to vigtigste perioder for den omtalte region drejer sig om æraen kaldet Noachian og den efterfølgende periode Hesperian. Det delta, der er synligt fra kredsløbsbane i den vestlige del af Jezero, tilhører en yngre episode — nærmere bestemt slutningen af Noachian og begyndelsen af Hesperian.
Derimod peger de strukturer, som georadaren genkender i undergrunden, på et aktivt flodsystem allerede i det tidlige Noachian. Det betyder, at søen i Jezero-krateret kan have haft en langt længere historie end blot én opfyldning og udtørring. Floderne skiftede retning, slyngede sig, skabte nye sedimenter og forskød deltagrænsen i løbet af millioner af år.
Vandmiljøet eksisterede allerede i et meget tidligt stadie af planetens historie, da solens energioutput var lidt anderledes, og Mars‘ indre stadig afgav store mængder varme. Jo længere og jo tidligere vand holdt sig i Jezero-krateret, desto bredere et tidsvindue eksisterede der for de processer, der på Jorden førte til fremkomsten af mikrobiologisk liv.
Hvad de nye fund betyder for søgningen efter spor af liv på Mars
Jo længere vand forblev på ét sted, desto større er sandsynligheden for, at der opstod et stabilt miljø, der understøttede organisk kemi og potentielle mikroorganismer. Jezero-krateret tegner sig nu endnu tydeligere i dette scenarie end tidligere.
Hvis floder virkelig var aktive i krateret over lang tid, kan deres sedimenter have indkapslet spor af eventuelle mikroorganismer — ligesom sandsten af flod- og deltaoprindelse på Jorden ofte indeholder fossiler eller kemiske signaler fra fortidens biosfærer. Forskere fra NASA understreger, at et stabilt vandmiljø øger chancen for bevaringen af organiske molekyler.
På Mars har vinderosioen gennem milliarder af år ædt sig gennem dele af klipperne, men mange af dem ligger stadig skjult. Fra kredsløbsbane ser vi kun det øverste lag — som et tyndt omslag på en bog. De mest interessante kapitler er som regel gemt dybere nede. Georadaren gør det muligt at kortlægge denne skjulte geologi uden brug af boret.
Det er hurtigere og langt mere sikkert end seriel blindboring. Takket være en sådan undergrundsscanning kan forskerne afgøre, hvilke steder der egner sig bedst til indsamling af borekerner bestemt til fremtidig transport til Jorden. Instrumentets succes på Perseverance har også projektmæssige konsekvenser og viser, at lette georadarer er værd at medtage i fremtidige missioner.
Vil georadarer blive brugt på andre legemer i solsystemet
Georadarens succes på roveren Perseverance åbner nye muligheder for fremtidige missioner — ikke kun til Mars, men også til andre kosmiske legemer. Forskere fra universiteter og forskningsinstitutter overvejer brugen af lignende instrumenter på Månen, Jupiters måner og asteroider.
Med georadarer kan man søge efter is, lommer af regolit med forskellig densitet, og endda potentielt farlige hulrum under overfladen, før astronauter sætter foden der. Sådanne oplysninger er afgørende for planlægningen af fremtidige menneskelige baser. Den Europæiske Rumorganisation tester allerede prototyper af georadarer til lunarmissioner.
I praksis gør sådanne data det muligt at planlægge ikke blot Perseverances næste rute, men også fremtidige landingssteder og boreplaceringer langt bedre. Hvis det bekræftes, at de ældste, dybtliggende sedimenter i Jezero virkelig opstod i et langvarigt, stabilt flodmiljø, er det netop der, forskerne vil lede efter de mest lovende prøver med hensyn til spor af fordums liv. Et nyt kapitel i Mars’ geologi og astrobiologi er ved at blive skrevet for øjnene af os.
