Curiosity Rover entdeckt wasserreiche Bruchhalos im Krater Gale

Ein Forschungsteam, das neue Methoden zur Analyse von Daten des NASA-Rover Curiosity und seines Neutronenspektrometers Dynamic Albedo of Neutrons (DAN) auf dem Mars verwendete, konnte unabhängig verifizieren, dass Bruchhalos wasserreichen Opal enthielten, der möglicherweise als wichtige Ressource für die menschliche Erforschung dient .

Die Studie stellt fest, dass die riesigen unterirdischen Bruchnetzwerke wasserreiche und strahlungsgeschützte Bedingungen geschaffen hätten, die möglicherweise bewohnbarer wären als an der Oberfläche.

Im Jahr 2012 schickte die NASA den Curiosity Rover zum Mars, um den Gale Crater zu erkunden, ein großes Einschlagbecken mit einem massiven, geschichteten Berg in der Mitte. Während Curiosity die Marsoberfläche überquert hat, haben Forscher hell getönte Felsen entdeckt, die Brüche umgeben, die bestimmte Teile der Marslandschaft kreuz und quer durchziehen und sich manchmal weit in den Horizont der Rover-Bilder erstrecken. Jüngste Arbeiten zeigen, dass diese weit verbreiteten Halo-Netzwerke als eine der letzten, wenn nicht sogar die letzten wasserreichen Umgebungen in einer modernen Ära des Gale-Kraters dienten. Diese wasserreiche Umgebung im Untergrund hätte auch bewohnbarere Bedingungen geschaffen, als die Bedingungen an der Oberfläche wahrscheinlich viel rauer waren.

Als Teil einer neuen Studie, die in der Zeitschrift für geophysikalische Forschung: PlanetenUnter der Leitung des ehemaligen NewSpace-Postdoktoranden der Arizona State University, Travis Gabriel, jetzt Forschungsphysiker für die US-Regierung, wurden Archivdaten von mehreren Instrumenten untersucht und zeigten beträchtliche Anomalien in der Nähe heller Felsen früher in der Traverse. Zufällig fuhr der Rover Curiosity vor vielen Jahren direkt über einen dieser Bruchhalos, lange bevor Gabriel und der ASU-Doktorand und Co-Autor Sean Czarnecki dem Rover-Team beitraten.

Als sie die alten Bilder betrachteten, sahen sie eine riesige Fläche von Bruchhalos, die sich weit in die Ferne erstreckten. Durch die Anwendung neuer Methoden zur Analyse von Instrumentendaten fand das Forschungsteam etwas Kurioses. Diese Halos sahen nicht nur aus wie Halos, die viel später in der Mission in völlig anderen Gesteinseinheiten gefunden wurden, sondern waren auch in ihrer Zusammensetzung ähnlich: eine ganze Menge Kieselsäure und Wasser.

„Unsere neue Analyse der Archivdaten zeigte eine auffallende Ähnlichkeit zwischen allen Bruchhalos, die wir viel später in der Mission beobachtet haben“, sagte Gabriel. „Zu sehen, dass diese Bruchnetzwerke so weit verbreitet und wahrscheinlich randvoll mit Opal waren, war unglaublich.“

Gabriel und sein Forscherteam untersuchten die Zusammensetzung von hellem Gestein, das die Risse auf dem Boden oder Bruchhalos im Krater Gale umgibt. Frühere Studien, an denen Gabriel beteiligt war, verwendeten das laserinduzierte Zerfallsspektrometer des Rovers, Chemistry and Camera oder ChemCam, um zu zeigen, dass diese Halos möglicherweise aus Opal bestehen, einem Material, das wichtige Auswirkungen auf die Geschichte des Kraters Gale hat. Opal selbst enthält eine große Menge Wasser, was in einem anderen Instrument auf dem Rover ein starkes Signal erzeugte: dem DAN-Spektrometer.

Durch die Beobachtung von Bohrkernen, die viele Jahre nach Beginn der Mission an den Bohrstandorten Buckskin und Greenhorn entnommen wurden, bestätigten die Wissenschaftler, dass diese hell getönten Felsen im Vergleich zu allem, was das Team zuvor gesehen hatte, sehr einzigartig waren.

„Diese hellen Steine ​​leuchteten in unserem Neutronendetektor auf und erzeugten ungewöhnlich hohe thermische Neutronenzählraten“, sagte Gabriel.

Neben der Durchsicht der Archivdaten suchten Gabriel und sein Team nach Möglichkeiten, diese hellen Felsen erneut zu untersuchen. Als sie am Bohrstandort Lubango ankamen, einem hell getönten Bruchhalos, leitete Gabriel eine spezielle Messkampagne mit dem Neutronenspektrometer, um die opalreiche Zusammensetzung der Bruchhalos zu bestätigen.

Die Entdeckung von Opal ist bemerkenswert, da er sich in Szenarien bilden kann, in denen Kieselsäure in Wasser gelöst ist, ein ähnlicher Prozess wie das Auflösen von Zucker oder Salz in Wasser. Wenn zu viel Salz vorhanden ist oder sich die Bedingungen ändern, setzt es sich am Boden ab. Auf der Erde fällt Kieselsäure an Orten wie Seen und Meeresböden aus der Lösung und kann sich in heißen Quellen und Geysiren bilden, ähnlich wie in der Umgebung im Yellowstone-Nationalpark.

Wasserreiche Umgebungen im Untergrund des Mars hätten einen sicheren Zufluchtsort vor den rauen Bedingungen auf der Marsoberfläche bieten können, die im Vergleich zur Erde eher unwirtlich ist. Im Gale Crater können die Temperaturen in der Winternacht unter minus 100 Grad Fahrenheit fallen und an den wärmsten Nachmittagen nur bis zu etwa 30 Grad Fahrenheit erreichen. Der Gale-Krater erfährt aufgrund unserer viel dickeren Atmosphäre auch viel mehr Strahlung als die Erdoberfläche. Jeder Tag, der im Gale-Krater verbracht wird, würde Sie einer kosmischen Strahlungsdosis aussetzen, die ungefähr einer täglichen Becken-Röntgenaufnahme entspricht.

Da Wissenschaftler davon ausgehen, dass dieser Opal im Gale-Krater in einer modernen Mars-Ära entstanden ist, könnten diese unterirdischen Bruchnetzwerke weitaus bewohnbarer gewesen sein als die harten heutigen Bedingungen an der Oberfläche.

„Angesichts der weit verbreiteten Bruchnetzwerke, die im Krater Gale entdeckt wurden, ist es vernünftig zu erwarten, dass sich diese potenziell bewohnbaren Bedingungen unter der Oberfläche auch auf viele andere Regionen des Kraters Gale und vielleicht auf andere Regionen des Mars erstrecken“, sagte Gabriel. „Diese Umgebungen hätten sich lange nach dem Austrocknen der alten Seen im Krater Gale gebildet.“

Die Bedeutung des Funds von Opal auf dem Mars wird für zukünftige Astronauten Vorteile haben, und Explorationsbemühungen könnten sich diese weit verbreiteten Wasserressourcen zunutze machen. Opal selbst besteht überwiegend aus zwei Komponenten: Kieselsäure und Wasser, mit geringen Mengen an Verunreinigungen wie Eisen. Da Opal kein Mineral ist, ist das Wasser nicht so fest in einer Kristallstruktur gebunden. Dies bedeutet, dass der Opal sein Wasser freisetzt, wenn Sie ihn zermahlen und Hitze anwenden. In einer früheren Studie demonstrierten Gabriel und andere Wissenschaftler des Curiosity-Rover genau diesen Prozess.

Obwohl Gabriel und sein Team nicht in der Lage sind, eine erschöpfende Bewertung des Wassergehalts in allen Halos durchzuführen, zeigen die speziellen Neutronenexperimente, die sie an zwei dieser Halos durchgeführt haben, dass ein Ein-Meter-Halo etwa 1 bis 1,5 Gallonen Wasser aufnehmen kann der obere Fuß der Oberfläche.

Neue Wasserressource vom Mars: Opal?

Was bedeutet dieses Forschungsergebnis für die zukünftige Erforschung des Mars? Die Pole des Mars beherbergen neben anderen flüchtigen Stoffen wie Kohlendioxid eine große Menge Wassereis. In der heutigen Zeit ist der Äquator des Mars im Vergleich dazu wasserarm und zeigt keine Anzeichen von weit verbreiteten Wassereisvorkommen in der nahen Oberfläche. Die Studie legt nahe, dass wasserreicher Opal viele Landschaften in Regionen des Mars auskleiden könnte, in denen Wissenschaftler sonst kein Wasser erwarten.

Überraschenderweise speichert der Opal im Krater Gale trotz der Trockenheit der heutigen Atmosphäre Wasser. In Kombination mit zunehmenden Beweisen aus Satellitendaten, die das Vorhandensein von Opal anderswo auf dem Mars zeigen, könnten diese widerstandsfähigen Materialien eine großartige Ressource für zukünftige Explorationsaktivitäten anderswo auf dem Mars sein – das heißt, wenn Opal anderswo auf dem Mars auch Wasser in gleichem Maße zurückhält wie der Opal im Krater Gale.

Opalformen in wasserreichen Umgebungen; Es wurde jedoch in Brüchen gefunden, die sich im Vergleich zu den meisten Gesteinen im Krater Gale viel später in der geologischen Zeit gebildet haben. Viele der Felsen des Gale Crater wurden in einer alten Seenumgebung gebildet. Dies zeigt, dass das Wasser, das die Halos bildete, viel später im Untergrund vorhanden war und dass es viel weiter verbreitet war, als die Forscher dachten.

Sobald sich Opal gebildet hat, neigt er dazu, in eine kristallinere Form zu reifen, wenn er Wasser und schwankenden Bedingungen ausgesetzt wird. Die Tatsache, dass dieser Opal so gut erhalten war, deutet darauf hin, dass es nach seiner Bildung nicht mehr viel Interaktion mit Wasser gab. Auf diese Weise helfen uns die Entdeckungen des Curiosity Rovers zu verstehen, wo, wann und was mit Wasser auf dem Mars zu tun hat.

„Es ist erstaunlich zu sehen, wie der Neutronendetektor von Curiosity, die einzige unterirdische Sonde des Rovers, von der ursprünglich erwartet wurde, dass sie die Mission nur wenige Jahre überdauert, immer noch fantastische Ergebnisse wie diese liefert, die die Natur von Wasser und hydratisierten Materialien offenbaren, die direkt unter dem Marsianer vergraben sind Oberfläche“, sagte Craig Hardgrove, Co-Autor der Arbeit, außerordentlicher Professor an der School of Earth and Space Exploration der ASU und Wissenschaftler im DAN-Team des Mars Science Laboratory Curiosity Rover.

Was kommt als nächstes?

Gabriel und das Team untersuchen weiterhin die Rolle des Wassers bei der Bildung und Veränderung von Marsgestein, während der Curiosity-Rover den zentralen Hügel des Gale-Kraters erklimmt, aber bei der Entdeckung neuer Halos in den letzten Erhebungen wurde kein Glück erzielt. Als Mitglied des neuesten Rover-Teams der NASA, dem Mars 2020 Perseverance Rover, ist Gabriel bestrebt, kieselsäurereiche Merkmale an einem neuen Ort auf dem Mars zu erkunden, um die Natur wasserreicher Umgebungen anderswo auf dem roten Planeten zu verstehen.