Perseverance avslöjar det ögat inte kan se
Nya mätningar från Nasa-rovern Perseverance har avslöjat dolda strukturer djupt under ytan i Jezero-kratern på Mars. Bilden som träder fram är överraskande: området verkar ha formats av floder och delta mycket tidigare i Mars historia än man tidigare trott — långt innan det kända deltalandskapet som idag syns på ytan.
Jezero-kratern var aldrig ett slumpmässigt val
Perseverances landningsplats i Jezero-kratern valdes ut med omsorg. Från omloppsbana runt Mars kunde forskarna redan spåra tecken på en gammal sjö som försörjdes av en flod som mynnade ut i kratern. Satellitbilder visade slingrande strukturer och avlagringar med slående likhet med floddelta här på jorden.
När rovern landade 2021 bekräftade de första analyserna denna bild. Instrumenten ombord registrerade bland annat karbonatavlagringar på kraterbotten — mineraler som typiskt bildas i kontakt med flytande vatten, exempelvis i grunda sjöar. Lagren längs kraterns kanter visade en karakteristisk skiktad, solfjädersformad struktur, precis som man ser där en flod rinner ut i en sjö.
Samtliga dessa observationer pekade mot en Mars som en gång var varm och fuktig. Vatten strömmade fritt över ytan, bildade sjöar och delta och skapade förhållanden där mikrobiellt liv teoretiskt sett skulle kunnat ha en chans.
En sorts röntgenscanning av Mars undergrund
De synliga spåren berättar dock bara en del av historien. Under ytan kan det ligga mycket äldre lager — liksom sidor djupare ner i en bok. För att kartlägga just den djupare historien valde ingenjörerna en teknik som i åratal använts inom geofysik, geoteknik och arkeologi här på jorden: georadar, även kallad Ground Penetrating Radar.
Principen är relativt enkel. En sändare skickar ut högfrekventa elektromagnetiska vågor ner i undergrunden. Vågorna rör sig genom jordmånen och reagerar olika på sand, sten, is och mineraler. Vid övergångar mellan två materialtyper reflekteras en del av signalen tillbaka. En mottagare på rovern fångar upp dessa återvändande signaler.
Genom att mäta tidsskillnaden mellan utsändning och mottagning rekonstruerar forskarna ett tvärsnitt av undergrunden — jämförbart med seismisk avbildning på jorden, fast med elektromagnetiska vågor istället för vibrationer. Lägre frekvenser når djupare men ger mindre detaljer; högre frekvenser visar finare strukturer men inte lika djupt.
På Mars hjälpte denna teknik Perseverance att se ner till cirka 35 meters djup under ytan. Det låter kanske inte mycket, men i sedimentära landskap räcker det ofta för att identifiera gamla flodfåror, delta och andra geologiska strukturer.
Dolda lager: gamla floder under det nuvarande deltalandskapet
Under sina turer längs ytterkanterna av Jezero-kratern skickade Perseverance löpande georadardata tillbaka till jorden. Ett internationellt forskarteam omvandlade dessa data till tvärsnitt av undergrunden under rovernhjulen. Där såg de anmärkningsvärda mönster: skiftande lager, sneda strukturer och kanalformade fördjupningar.
Dessa strukturer pekar starkt på ett gammalt flod- och deltasystem som redan var aktivt — långt innan det deltalandskap som idag syns på ytan.
I datan känner forskarna igen bland annat:
- gamla flodkanaler som senare fyllts upp med annat sediment;
- deltaliknade avlagringsmaterial med skiktade, solfjädersformade strukturer;
- mönster som påminner om ett flätat flodsystem med flera löpande grenar sida vid sida;
- möjliga alluviala fläktar — avlagringar som uppstår när vatten plötsligt strömmar ut över ett flackt område.
Sammantaget stämmer mönstren med ett komplext flodsystem som sannolikt varit aktivt under en längre period. Georadarbilden antyder att området formats av strömmande vatten i flera faser — inte bara en kortvarig våt period.
En mycket äldre våt fas än förväntat
De strukturer som nu identifierats verkar härröra från det tidiga Noachien — en Mars-tidsperiod för cirka 4,2 till 3,7 miljarder år sedan. Det är den eran då planeten fortfarande hade mycket mer vulkanisk aktivitet och möjligen en tätare atmosfär.
Det tidigare kända deltalandskapet i den västra delen av Jezero är yngre och placeras vid slutet av Noachien till början av Hesperien, grovt räknat för 3,7 till 3,5 miljarder år sedan. De nya resultaten skjuter alltså den första våta fasen i denna region markant längre tillbaka i tiden och visar dessutom att den tycks ha varat betydligt längre.
Jezero-kratern visar sig inte ha varit en kortvarig liten sjö, utan ett område där vatten återvände under långa perioder — eller kanske till och med var närvarande oavbrutet.
Det ökar sannolikheten för att det i denna region en gång existerade förhållanden där mikroorganismer skulle kunnat överleva. Liv kräver nämligen inte bara vatten, utan också tid: kemiska processer måste få tillräckligt lång tid att bilda komplexa molekyler och ekosystem.
Därför är denna upptäckt avgörande för sökandet efter liv
För astrobiologer är kombinationen av vatten, mineraler och tid det avgörande. I Jezero möts dessa faktorer. Regionen uppvisar bland annat:
| Karaktäristik | Betydelse för möjligt liv |
|---|---|
| Långvariga vattenströmmar | Möjlighet för stabila ekosystem och cykler av våta och torra perioder |
| Deltaavlagringar | Ideala omgivningar för att fånga upp och bevara biologiska rester |
| Karbonater och lermineraler | Mineraler som kan hålla kvar kemiska spår av liv |
| Gammal geologisk tidsperiod | Möjlig överlappning med den period då det första livet uppstod på jorden |
Perseverance borrar på olika platser i dessa sediment och förvarar proven i förseglade behållare. Dessa behållare är avsedda för en framtida Mars Sample Return-mission, där proven förs tillbaka till jorden. I jordbaserade laboratorier kan forskarna sedan leta efter mikroskopiska strukturer, organiska molekyler och kemiska mönster som motsvarar gamla mikrober.
Vad georadar på Mars annars kan avslöja
De nu presenterade resultaten täcker bara den rutt Perseverance hittills tillryggalagt. Ju längre rovern kör, desto större blir samlingen av underjordiska ”scanlinjer” — och därmed en alltmer komplett tredimensionell bild av sedimentlagren i Jezero.
Det öppnar möjlighet att bland annat ta reda på:
- exakt hur stor den gamla sjön var;
- hur djupt floderna skar sig ner i berggrunden runt kratern;
- om det ligger flera generationer av delta och flodsystem ovanpå varandra;
- var chansen är störst att borra i välbevarat gammalt sediment.
Samma teknik kan senare tillämpas vid andra Mars-missioner — exempelvis i gamla dalar eller glaciala områden där det en gång låg isströmmar. Steg för steg byggs därmed ett geologiskt arkiv över hela planeten upp, inte bara det som syns på ytan.
Viktiga begrepp förklarade enkelt
Ett delta är ett solfjädersformat område där en flod rinner ut i en sjö eller ett hav. Det strömmande vattnet förlorar fart och lämnar efter sig sand, silt och lera. Sådana platser hopar sediment snabbt, lager på lager, vilket gör dem ideala för att bevara spår från det förflutna.
En alluvial fläkt liknar ett delta men uppstår på land. Föreställ dig en bergsbäck som rinner ut ur en trång klyfta ut på en bredare slätt och plötsligt sprider sin last av grus och sand i en bred fläkt. I torrare klimat — som det möjligen var på det gamla Mars — är sådana strukturer mycket utbredda.
Noachien syftar på en tidig period i Mars historia, uppkallad efter regionen Noachis Terra. Under denna period för mer än 3,7 miljarder år sedan hade Mars sannolikt sin mest aktiva vattenerosion. Många av planetens gamla nedslagskratrar och flodnätverk härstammar från denna tid, vilket gör Noachien till det viktigaste tidsfönstret för frågan om Mars någonsin haft beboeliga miljöer.
För framtida bemannade uppdrag har denna kunskap också praktisk betydelse. En bättre bild av undergrunden hjälper till att välja säkra landningsplatser, leta efter grundvattenis och bedöma risken för instabil jordmån. De geologiska kartor som Perseverance långsamt bygger upp är därmed inte bara en tidsmaskin till det förflutna — utan också en vägkarta för människor som en dag kanske kommer att vandra omkring på den röda planeten.
