Αστρογεωλογία:Πώς ψάχνουμε για ζωή στον Άρη;

Το Mars 2020 Rover, με το όνομα Perseverance, πρόκειται να κυκλοφορήσει μεταξύ 30 Ιουλίου και 15 Αυγούστου. Θα συλλέξει δείγματα πετρωμάτων και εδάφους από τον κόκκινο γείτονά μας, τα οποία θα χρησιμοποιήσει η πλανητολόγος Miché Aaron στην αναζήτησή της για οργανικά μέταλλα. Μας λέει πώς η παρουσία αυτών των ορυκτών θα μπορούσε να αποκαλύψει αν υπήρχε κάποτε ζωή στον Άρη.

Η Miché, η οποία σπουδάζει για διδακτορικό στο Johns Hopkins, έγινε viral στο Twitter όταν δημοσίευσε μια λίστα με πόρους για να βοηθήσει τους υποεκπροσωπούμενους φοιτητές να λάβουν πληροφορίες για πτυχία, υποτροφίες, υποτροφίες, αιτήσεις χρηματοδότησης και ευκαιρίες καθοδήγησης. Βοήθησε επίσης στη δημιουργία του Woman of Color Project, ενός προγράμματος που βοηθά τις έγχρωμες γυναίκες στο STEM να υποβάλουν αίτηση και να ευδοκιμήσουν στο γυμνάσιο.

Τι ορυκτά υπάρχουν στον Άρη;

Υπάρχουν πυριτικά, τα οποία βασικά περιέχουν άτομα πυριτίου και οξυγόνου, μαζί με μαγνήσιο, σίδηρο ή ασβέστιο. Ανάλογα με το πυριτικό άλας, μπορούν είτε να τακτοποιηθούν σε φύλλα, επίπεδα, σαν νιφάδες ζύμης. ή σφαιρικό, όπως οι άνθρωποι θα περίμεναν να φαίνεται ένας βράχος.

Άλλα ορυκτά που έχουμε είναι οξείδια σιδήρου – ο λόγος για τον οποίο ο Άρης είναι κόκκινος. Ο αιματίτης είναι ένα από τα πιο κοινά οξείδια του σιδήρου που θα δείτε στον Άρη και στη Γη. Το ονομάζουμε αιματίτη επειδή είναι κόκκινο σαν το αίμα [η λέξη «αιματίτης» προέρχεται από την ελληνική λέξη «αίμα»].

Έπειτα, υπάρχουν πράγματα όπως τα θειικά άλατα, τα οξαλικά και τα ανθρακικά, και είμαι σίγουρος ότι υπάρχουν και άλλα που δεν έχω κατονομάσει. Το ανθρακικό είναι αυτό που πολλοί επιστήμονες θέλουν να βρουν, για τον ίδιο λόγο που θέλω να βρω οξαλικά:λόγω της συσχέτισης με τη ζωή.

Διαβάστε περισσότερα για τη ζωή στον Άρη:

• Άγριες ιδέες στην επιστήμη:Έχουμε ήδη βρει ζωή στον Άρη
• Η επόμενη μεγάλη αναζήτηση για ζωή στον Άρη
• Υπάρχει ζωή στον Κόκκινο Πλανήτη; Εδώ είναι τι γνωρίζουμε

Τι είναι τα οξαλικά;

Πραγματικά μπορεί να είστε πιο εξοικειωμένοι με αυτά από όσο νομίζετε. Αν έχετε ακούσει για πέτρες στα νεφρά, αυτό είναι το οξαλικό ασβέστιο.

Τα οξαλικά είναι οργανικά μέταλλα και συχνά συνδέονται με ζωντανούς οργανισμούς, αν και μπορούν να σχηματιστούν μέσω αβιοτικών [μη βιολογικών] μεθόδων. Στη Γη, σχηματίζονται κυρίως μέσω βιολογικών διεργασιών σε φυτά ή ζώα.

Έτσι, έχουν μια ισχυρή σχέση με τη ζωή στη Γη και είναι πραγματικά συναρπαστικά επειδή είναι γνωστό ότι είναι σταθερά στην επιφάνεια του Άρη. Μπορούν να υπάρχουν σε ακραία περιβάλλοντα.

Και όταν λέω ακραία, εννοώ περιβάλλοντα στα οποία ένας άνθρωπος δεν θα ευδοκιμούσε για πολύ, χωρίς κάποιο είδος μηχανισμού για να τον κρατήσει ζωντανό. Σκεφτείτε μέρη όπως η Ανταρκτική ή η έρημος Ατακάμα – αυτές είναι στην πραγματικότητα δύο καλές ανάλογες τοποθεσίες για την έρευνα του Άρη.

Τα οξαλικά είναι επίσης στόχοι υψηλής αξίας επειδή έχουν τη δυνατότητα να διατηρήσουν τη βιολογική δραστηριότητα από τον παρελθόν και τον παρόντα Άρη.

Αν βρεθούν λοιπόν οξαλικά άλατα στον Άρη, θα μπορούσε να σημαίνει ότι υπάρχει ζωή εκεί;

Λοιπόν, όχι απαραίτητα, επειδή τα οξαλικά μπορούν επίσης να σχηματιστούν μέσω αυτής της [μη βιολογικής] διαδικασίας που ονομάζεται διαγένεση, η οποία συμβαίνει όταν ένα ορυκτό μεταβάλλεται φυσικά και χημικά από αυξήσεις στη θερμοκρασία και την πίεση ή μέσω υδροθερμικών διεργασιών [ζεστό νερό].

Στη Γη, αυτές οι αλλαγές στη θερμοκρασία και την πίεση συμβαίνουν μετά την απόθεση και την ταφή ιζημάτων πλούσια σε οργανική ύλη. Εκεί επαναθερμαίνονται και υφίστανται μεγαλύτερη πίεση, σε σημείο που αλλάζει η μοριακή τους δομή. Στη συνέχεια, όταν επανέρχονται στην επιφάνεια, είναι σε διαφορετική μορφή, παρόμοια με τα μεταμορφωμένα πετρώματα.

Τώρα, δεν βλέπουμε την ανύψωση της επιφάνειας στον Άρη, επειδή από όσο γνωρίζουμε ο Άρης δεν έχει τεκτονικές πλάκες. Επομένως, δεν υπάρχει μηχανισμός για την επανεμφάνιση των πετρωμάτων που σχηματίζονται μέσω της μεταμόρφωσης, πολύ περισσότερο της διαγένεσης.

Ωστόσο, έχουμε μεταμορφωμένους βράχους στον Άρη και μπορούμε να γίνουμε μάρτυρες διαγένεσης αναλύοντας στρώματα πετρωμάτων κατά μήκος των πλευρών των κρατήρων. Αυτό, πιστεύουμε, οφείλεται σε κρούσεις μετεωριτών, επειδή αυτό είναι το μόνο πράγμα που μπορεί να προκαλέσει αυτή την υψηλή πίεση και θερμότητα για να γίνει αυτή η διαδικασία.

Αυτοί οι μετεωρίτες, ή για να είμαστε πιο συγκεκριμένοι, αυτοί οι ανθρακούχοι χονδρίτες, περιέχουν ένα οξύ που ονομάζεται καρβοξυλικό οξύ. Αυτό το καρβοξυλικό οξύ στην πραγματικότητα συνδέεται με άλλες ουσίες για να δημιουργήσει οξαλικά.

Έτσι, εάν ανίχνευα οξαλικά άλατα στον Άρη αύριο, θα μπορούσα να πω ότι, ναι, υπάρχει ζωή στον Άρη αυτή τη στιγμή ή υπήρχε ζωή στον Άρη; Ότι υπήρχε βλάστηση; Ότι υπήρχαν μανιτάρια; Όχι, δεν μπορούσα, γιατί όποτε συλλέγω αυτές τις πληροφορίες, είναι δύσκολο για μένα να προσδιορίσω πώς σχηματίστηκαν [τα οξαλικά].

Πώς εντοπίζετε ορυκτά στον Άρη;

Χρησιμοποιώ κάτι που ονομάζεται τηλεπισκόπηση, όπου ένα όργανο συλλέγει πληροφορίες από την επιφάνεια του πλανήτη απουσία φυσικής επαφής. Χρησιμοποιώ υπέρυθρη φασματοσκοπία. Η φασματοσκοπία είναι η μελέτη του φωτός και του τρόπου με τον οποίο το φως αλληλεπιδρά με ένα αντικείμενο.

Το υπέρυθρο μπορεί να παράγει δονητικές ιδιότητες όταν αλληλεπιδρά με τη μοριακή δομή ενός ορυκτού. Τα διαφορετικά μοτίβα που δημιουργούνται από κάθε ομάδα ορυκτών είναι σαν ένα δακτυλικό αποτύπωμα που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να βοηθήσουμε στην αναγνώριση των ορυκτών στον Άρη.

Ο Άρης είναι αρκετά μακριά από τη Γη, επομένως χρειάζεται λίγος χρόνος για να μεταφερθούν εδώ μεγάλες ποσότητες δεδομένων. Και όταν συμβαίνει αυτό, λαμβάνουμε γενικά ανεπεξέργαστα δεδομένα, τα οποία δεν είναι επεξεργασμένα και μπορεί συχνά να περιέχουν τεχνουργήματα – βασικά πράγματα που μπορούν να εμποδίσουν ένα άτομο να αναλύσει σωστά τα δεδομένα.

Έτσι, για παράδειγμα, με τα σύνολα δεδομένων μου πρέπει συχνά να κάνω ατμοσφαιρικές διορθώσεις, γιατί δυστυχώς ο Άρης είναι πολύ, πολύ σκονισμένος. Αυτή η σκόνη παρεμβαίνει στα δεδομένα μας.

Η επιτόπια φασματοσκοπία [on-location] με τα ρόβερ είναι στην πραγματικότητα ο καλύτερος τρόπος ανάλυσης πετρωμάτων σε διαφορετικό πλανήτη, καθώς δεν υπάρχει ατμοσφαιρική παρεμβολή. Αυτήν τη στιγμή δεν χρησιμοποιώ δεδομένα ρόβερ επειδή εξακολουθώ να βασίζομαι σε δορυφορικές εικόνες για να έχω μια καλή ιδέα για το ποια τοποθεσία περιέχει οξαλικά.

Ξέρω ότι μία από τις τοποθεσίες είναι ο κρατήρας Jezero, όπου πρόκειται να προσγειωθεί το Mars 2020 Rover, Perseverance. Το Perseverance έχει προγραμματιστεί να κυκλοφορήσει αυτόν τον μήνα, στις 20 Ιουλίου [Σημείωση:έκτοτε έχει καθυστερήσει]. Καταλαβαίνετε τη σημασία εκείνης της ημέρας;

Δεν το κάνω.

Αυτή ήταν η μέρα που το Apollo 11 προσγειώθηκε στη Σελήνη. Έτσι, πέρυσι, είχαμε την 50ή επέτειο για τις προσγειώσεις στη Σελήνη. Απλώς πιστεύω ότι είναι πολύ ωραίο που ήταν η ημερομηνία που επιλέχθηκε για αυτό.

Διαβάστε περισσότερα για τον Άρη:

• Άρης:Πληθώρα γεγονότων, αριθμών και διασκεδαστικών ερωτήσεων για τον Κόκκινο Πλανήτη
• Εξυπνάδα:Πώς θα πετάξει το ελικόπτερο του Άρη σε άλλον πλανήτη
• Μετακινηθείτε, Άρη:γιατί πρέπει να κοιτάξουμε πιο μακριά για μελλοντικές ανθρώπινες αποικίες

Πώς έφτασες να ψάχνεις για στοιχεία ύπαρξης ζωής στον Άρη;

Οι παππούδες μου με πήγαιναν στη διαστημική κατασκήνωση στο Διαστημικό Κέντρο στο Χιούστον κάθε καλοκαίρι από την ηλικία των οκτώ περίπου μέχρι τα 13 μου και γέρασα. Τότε ήταν που με λάτρεψε για πρώτη φορά οτιδήποτε σχετίζεται με το διάστημα.

Κατασκευάσαμε πυραύλους, συναντήσαμε αστροναύτες, μάθαμε για το πρόγραμμα Space Shuttle – Εξακολουθώ να σκίζω κάθε φορά που βλέπω την εκτόξευση του Διαστημικού Λεωφορείου σε βίντεο. Και παρόλο που κάναμε βασικά τα ίδια πράγματα κάθε καλοκαίρι, στο τέλος του προγράμματος πάντα έλεγα στους παππούδες μου:«Θέλω να δουλέψω στη NASA όταν μεγαλώσω».

Απλώς με γοήτευσαν τα πράγματα που υπάρχουν εκεί έξω, οι γαλαξίες, οι πλανήτες, τα αστέρια… Οι παππούδες μου μου πήραν ένα τηλεσκόπιο, οπότε μπόρεσα να το εξερευνήσω [το διάστημα] από την άνεση του σπιτιού μου.

• Εγγραφή στο Science Focus Podcast σε αυτές τις υπηρεσίες:Acast, iTunes, Stitcher, RSS, Overcast

Τελικά, αποφάσισα ότι ήθελα να ασχοληθώ με την αστρονομία και τη φυσική. Πήγα στο Πανεπιστήμιο Wesleyan για το προπτυχιακό μου πτυχίο και μου συστάθηκαν η Dr Martha Gilmore, η οποία είναι στο τμήμα επιστήμης της γης και του περιβάλλοντος.

Είναι μια πλανητική γεωλόγος, η οποία εστιάζει κυρίως στην Αφροδίτη και τον Άρη, και επίσης, είναι μια μαύρη γυναίκα. Δεν είχα γνωρίσει ποτέ μαύρη γυναίκα που να μελετούσε αυτά τα πράγματα. Και ήταν απλά καταπληκτικό. Έτσι, έγινε, και εξακολουθεί να είναι, η μέντοράς μου – δεν αποσύρεστε πραγματικά από αυτό.

Μου δίδαξε πολλά για τη φασματοσκοπία του Άρη και την τηλεπισκόπηση και μου επέτρεψε να κάνω έρευνα μαζί της κοιτάζοντας ορυκτά στον Άρη.

Γιατί έχει σημασία η αναπαράσταση;

Μεγάλωσα εν μέρει στη Λουιζιάνα και στο Χιούστον, και είχα μαύρους μέντορες μεγαλώνοντας, είχα δασκάλους μαύρους. Αλλά όσον αφορά το να μάθω για την εξερεύνηση του διαστήματος, το μόνο που είδα ήταν λευκοί άνδρες.

Δεν νομίζω ότι εκτέθηκα καν στη Mae Jemison [την πρώτη μαύρη γυναίκα που ταξίδεψε στο διάστημα], κάτι που είναι κάπως λυπηρό. Ήξερα για αυτήν μόνο όταν πήγα στο κολέγιο.

Δεν είναι ότι δεν πίστευα ότι θα έβλεπα μια μαύρη γυναίκα στο χωράφι μου. Ήμουν απλώς ενθουσιασμένος που είδα ένα στον τομέα μου γιατί μου έδωσε το μήνυμα ότι αν μπορεί να το κάνει, μπορώ να το κάνω. Και σίγουρα ήταν ένας από τους παράγοντες που με κράτησαν στο χώρο. Φυσικά, ήταν και η αγάπη για την ορυκτολογία και τη φασματοσκοπία που με κράτησε εδώ.

Αυτός είναι στην πραγματικότητα ένας λόγος για τον οποίο η εκπροσώπηση είναι τόσο σημαντική στο STEM, ειδικά για μικρά μαύρα αγόρια, μικρά μαύρα κορίτσια ή οποιοδήποτε άλλο παιδί που είναι υποεκπροσωπούμενη μειονότητα. Όταν μπαίνουν σε ένα χωράφι που διευθύνεται κυρίως από λευκούς άνδρες, θέλουν να δουν κάποιον που τους μοιάζει.

Φυσικά, το γήπεδο θα είναι πολύ δύσκολο, εκτός αγώνα, γιατί αυτό είναι ένα σύνθετο θέμα. Αλλά το να βλέπεις κάποιον εκεί που σου μοιάζει, και πέρασε από τη φωτιά, ήρθε στο πλευρό σου και είναι πολύ σεβαστός και γνωστός στον τομέα του – σου δίνει ελπίδα.

• Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο τεύχος 352 του BBC Science Focus – μάθετε πώς να εγγραφείτε εδώ