2018年,美國航天局NASA決定,其火星2020恆心號探測器的着陸地點將是傑羅(Jezero)隕石坑。當時,美國國家航空航天局説,Jezero隕石坑是“火星上最有可能提供的最古老、最具科學意義的着陸地之一”。
傑羅(Jezero)隕石坑的優勢
為什麼要選擇傑羅(Jezero)隕石坑呢?研究報告顯示,傑羅隕石坑形成的時間足夠長,既能促進宜居性,又能保護證據。
Jezero隕石坑是一個乾涸的古湖牀,保存着河流三角洲和沉積物。它至少包含五種不同的岩石類型,並且可以取樣。火山口還保存着大約36億年前的地質特徵,這是一個很好的研究特點,科學家希望能從中收集樣本,最終返回地球。科學家們希望“恆心號”能夠找到早期單細胞生命的化石證據。
這張火星地圖是用火星全球勘測者號上的火星軌道器激光高度計(MOLA)的數據繪製的。伊希迪斯盆地位於右中部,其中包含傑羅火山口。
不過眾所周知,瞭解火星曆史的主要障礙之一是時間。藉助望遠鏡、軌道飛行器、着陸器和漫遊者,我們對火星瞭解了很多。特別是在過去的幾十年裏,科學家們發現了令人信服的證據,表明火星曾經是温暖、潮濕和適宜居住的。但仍然有很多問題存在。
火星上有大量的古代河牀的證據,但是一些時間問題圍繞着這些河流。火星上的河流流了多長時間,多久一次?多久以前?像傑羅隕石坑那樣形成三角洲需要多長時間?在地球上生命進化的同時,火星很可能是可居住的,而瞭解火星古老河流的年代以及它們持續的時間,是瞭解可居住性的關鍵之一。
根據這些問題,科學家們開發了一個新的模型來計算火星河流的移動速度,通過對Jezero三角洲的軌道觀測,科學家可以確定三角洲形成的最短持續時間。最終結果表明,三角洲的形成需要上千年的時間,甚至可能是幾十萬年。
在那幾十萬年裏,有許多幹旱的時期。而流入傑羅隕石坑的河流可能每15到30年只流淌一天,可能會更頻繁一些。在地球上,沉積物保存有機分子,在火星上也是如此。因此,如果Jezero的沉積物被迅速掩埋,有機分子也很有可能保存在那裏。也就是説火星上殘留着可能有相當長一段時間的水,這種環境肯定是適合居住的。研究表明,沉積物沉積很快,如果有有機物,它們就會被迅速掩埋,這意味着它們很可能被保存和保護起來。
地球上的河流,火星上的河流
這項研究與2019年同一作者對地球上河流的另一項最新研究有關,特別是一種叫做“單螺紋蜿蜒河流”的河流。
這項研究表明,沒有植物穩定河岸的單螺紋蜿蜒河流的橫向漂移速度是有植物穩定河岸的同類河流的10倍,河道的橫向運動稱為曲流遷移。長期以來,人們一直在研究河流的曲流遷移趨勢,曲流遷移是水文成熟行星最明確的指標之一。
基於火星河流沒有穩定河岸的植物這一可能的事實,以及考慮到火星上的重力,科學家猜測,Jezero三角洲的形成至少需要20到40年,但這段時間是斷斷續續的,並且分佈在大約40萬年的時間裏。
這又讓我們回到了時間問題上,因為火星上最大的未知因素之一就是時間。通過找到計算進程速率的方法,我們可以開始獲得火星事件時間的維度。
在地球上,單螺紋蜿蜒河流最常見的河岸上有植被。直到最近才發現這些類型的河流沒有植物,在此之前,科學家們認為在植物出現在地球上之前,只有辮狀、多螺紋的河流存在。但是現在科學家們發現了許多沒有植被的單螺紋河流。
研究中的一條河流位於內華達州的Toyiabe盆地。這是一條沒有植被的蜿蜒河流的例子。所有的河流都會經歷乾旱期,而形成三角洲沉積物的是潮濕期。研究人員認為,在火星上,乾旱期的頻率是現在地球上的20倍。如果Jezero隕石坑裏有生命的話,它可能進化過太多,只限於單細胞生物。隨着對Jezero隕石坑沉積物形成的新認識,以及它如何可能保存生命證據的新認識,這使得堅持不懈的探測任務更加令人期待。
地球上的生命大約在35億年前就開始了,大約在形成傑羅隕石坑的同時。當隕石坑形成時,地球上的任何生命都是單細胞的。如果在地球上的多細胞生命進化之前很久,就有單細胞生命存在於Jezero,那麼火星生命就停滯了,耗盡了大氣,地球就會絕育。
與火星相比,地球在地質學上是一個相當活躍的星球,因此許多關於生命的古老證據都被抹去了。但這在火星上從未發生過。從這個意義上説,Jezero隕石坑可能是一種時間膠囊,有可能,我們最終會找到火星上過去生命的證據。