"Waterworld" - az új eredmények részletes bemutatása<br/>

A víz és az élet keresése

Már a 70-es évek, a Mariner-9 és a Viking űrszondák küldetése óta sokan tényként fogadják el azt a feltételezést, mely szerint a Mars régmúltjában a maihoz képest teljesen más környezeti viszonyok uralkodtak, ahol kialakulhatott és fejlődésnek indulhatott az élet. Ezek a szondák végezték el elsőként a bolygó átfogó térképezését, s számos helyen fedeztek fel az egykori folyékony vízre utaló nyomokat, mély kanyonvölgyek és folyómeder-hálózatok formájában.

Kiderült az is, hogy a marsi kéreg számos helyen réteges szerkezetet mutat. E felfedezéseket a jelenleg is a bolygó körül keringő Mars Global Surveyor (MGS) nagy felbontású felvételei további részletekkel gazdagították, végérvényesen bizonyítva, hogy a felső kéreg - olykor 10 km-es mélységig is - valóban réteges szerkezetű, s nem breccsás törmelékek alkotják.

Egyre gyűltek azok a jelek, amelyek egy ősi, "vizes" világról meséltek. A kutatók tudják, hol kellett lennie a Mars egykori nagy óceánjának, de egyelőre nem tudták bizonyítani létezését. Vízfolyások medreinek sokaságát fényképezték le igen részletesen, de nem tudják 100%-osan bizonyítani, hogy valóban csak felszíni folyóvizek alakíthatták ki őket. Olyan területeket fedeztek fel, ahol talán tavak üledékei lehetnek. A Mars Pathfinder felszíni közelképein a vízben való szállítástól lekerekített kövek és bepárlódott pocsolyák nyomai tűntek elő - legalábbis nagyon így látszik. Elméletileg tudják, hol kell lennie a Mars megfagyott vízkészletének, amelyből talán még napjainkban is felszabadul némi folyadék - lásd a nyári szenzációt, a sárfolyásos területeket.

Számos jel utal tehát egy meleg, vízzel borított, s talán élettől hemzsegő ősi világra, amely 3-4 milliárd évvel ezelőtt létezhetett. Sajnos azonban nincs egyértelmű bizonyíték, illetve nincs olyan jellemző, ami igazán globális elterjedésű lenne.

Pontosabban fogalmazva: amennyiben a jelenlegi felfedezés megállja a helyét, akkor eddig nem volt. E cikk keretei között nem tudunk kitérni az MGS összes jelentős eredményére, amelyek forradalmasították a Mars kutatását. Ehelyett a legutóbb bejelentett felfedezésre koncentrálunk, amelynek alapvető tényeit már egy múlt heti cikkben is olvashatták.

Rétegek - de milyen rétegek?

Már az MGS legelső, közel három éve készült felvételein is markánsan kirajzolódtak a párhuzamosan rétegzett kőzetösszletek a felszín egyes területein, főképp a Valles Marineris mély szurdokvölgyeiben. Az akkori felvételek alapján azonban még mindig nem lehetett eldönteni, hogy milyen eredetű rétegekről van szó.

A két alapvető lehetőséget az üledékes, illetve vulkanikus kőzetek jelentették. Az üledékes kőzetek többségének fontos jellemzője a rétegzettség, amely eredetileg horizontálisan, a felszínnel párhuzamosan alakul ki (később a rétegek különböző szögben megdőlhetnek, akár 90 fokkal is). Ugyanakkor a magmás kiömlési (vulkáni) kőzetek, főleg a bazalt is települhetnek ilyen módon, ahogyan például az a Dekkán-fennsík (India) lávatakaróinak esetében. A Marson pedig a felszín jelentős részét borítják vulkáni kőzetek. Általános vélemény az is, hogy a bolygó múltjában a magmás kőzetek keletkezése jóval később állhatott le, mint az üledékképző folyamatok többsége (kivéve a szél esetét, amiről azonban csak a legutóbbi időben sikerült megállapítani, hogy jelenleg is aktív - sőt a legaktívabb - felszínformáló erő).

Amennyiben feltételezzük is, hogy üledékes kőzetekkel van dolgunk, akkor sem tudjuk, milyen üledékképző folyamatok hozták létre őket. Nem biztos, hogy anyaguk vízben ülepedett ki; lehet, hogy a szél által szállított homokból és porból, vagy vulkánkitörések, netán kozmikus becsapódások törmelékéből.

Pedig e rétegek eredetének felderítése alapvető kérdés. Amennyiben ugyanis vízi üledékes kőzetek lennének, akkor - tág elterjedésük miatt - minden eddiginél drámaibb módon bizonyítanák az egykori Mars általános vízborítását.

A fentiek fényében kell szemlélnünk azt az új eredményt, amelyet "az eddigi legjelentősebb felfedezés"-nek tekintenek a Mars esetében. Az alapvető tényeket dr. Michael Malin és dr. Ken Edgett, a Mars felszíni kutatásának vezető szakemberei (Malin Space Science Systems) már a múlt héten bejelentették, részletes beszámolójuk pedig a Science 2000. december 8-ai számában jelent meg.

Az új eredmények részletes leírása

Malin és Edgett szerint az általuk minden eddiginél részletesebben fényképezett réteges és tömeges (nem rétegzett) kőzetkibúvások, amelyek helyenként a 4 km-es vastagságot is elérhetik, geomorfológia jellemzőikben és rétegtani viszonyaikban az üledékes kőzetek egyértelmű jegyeit hordozzák. Egyes területek ismétlődő rétegei a korai Mars igen dinamikus, tág elterjedésű üledékképző környezeteire utalnak. Bár a rétegek anyaga elméletileg levegőből való kiülepedéssel és vízben történő leülepedéssel egyaránt lerakódhatott, a lelőhelyek földrajzi (marsrajzi) elhelyezkedése egyértelműen az utóbbi lehetőségre utal. A rétegek döntő többsége ugyanis kráterekben, kráterek közötti sík területen és kanyonvölgyekben található, vagyis olyan helyeken, amelyeket egykor víz tölthetett ki. A rétegek anyagának származási helye és hordalékként való mozgásának útvonala egyelőre nem ismert, ami önmagában is idős korukra utalhat (ezeket ugyanis azóta eróziós folyamatok tüntethették el).

A vizsgált kőzetek alapvető jellemzői

Malin és Edgett cikkében azt bizonyítja, hogy az általuk vizsgált kőzetek jóval idősebbek és jóval több helyen fordulnak elő, mint azt eddig feltételezték. A Földön kifejlesztett geológiai módszereket használják annak alátámasztására, hogy e kőzetek valóban egykori vízi üledékképző környezetekre utalnak.

A vizsgált kőzetkibukkanások területén látható kőzetösszletek megjelenésük (színük, vastagságuk, szövetük és szerkezetük) alapján három típusba sorolhatók: jól rétegzett, tömeges (egyáltalán nem rétegzett) és vékony platóüledékre. Egy-egy adott területen általában nem csak egyetlen típus fordul elő.

A jól rétegzett kőzetösszletek világos vagy enyhén sötét árnyalatúak, vastagságuk néhány métertől 2000 méterig terjedhet. Néhánytól több százig terjedő mennyiségben tartalmaznak rétegeket, amelyek meglehetősen vastagok. Számos helyen feltűnő, szabályos vastagságú rétegekből álló lépcsős, vagy árnyalatukban eltérő, sávos szerkezetet mutatnak.

A tömeges kőzetösszletek ugyancsak világos vagy enyhén sötét árnyalatúak, vastagságuk néhány száz métertől néhány kilométerig terjedhet. Egyáltalán nem, esetleg igen enyhén rétegzettek, s néhány esetben a jól rétegzett kőzetekkel együtt fordulnak elő. Ilyenkor mindig azok fölé települnek, s a két típus között olykor átmeneti szerkezet figyelhető meg (lásd a fenti képet). Ez az üledékképző környezet megváltozására utal.

A vékony platóüledékek általában sötét árnyalatúak, kis vastagságúak, s a földi tábla-, illetve tanúhegyek fedőrétegeivel mutat hasonlóságot. Szinte mindenütt megtalálhatók, ahol jól rétegzett és/vagy tömeges kőzetösszletek is jelen vannak. Felszínük az egészen simától a durván felárkoltig változhat.

Mindhárom típus kőzeteinek esetében valószínű, hogy finomszemcsés anyagok összecementálódásával és/vagy összepréselődésével keletkeztek. A kis szemcseméretre utal a nagy görgetegek hiánya a lejtők alján, illetve a szél által kifaragott sziklaalakzatok formája. Az egykori laza üledék kemény kőzetté válását meredek sziklafalak és szakadékok jelenléte támasztja alá. Jól megfigyelhető az is, hogy a vetődések (közel függőleges kőzetelmozdulások) mentén a rétegek anyaga nem mosódott össze, hanem megtartották egyedi jellemzőiket (bal oldali kép). A kőzetkibukkanások felszínén csak kevés homok halmozódott fel, ami szintén keménységükre utal.

A vizsgált kőzetek elhelyezkedése

A fenti rétegtani viszonyok olykor igen nagy távolságokig követhetők, egyes esetekben több 100 vagy 1000 km-en is túl. Ilyen jellemző például a már említett eset, amikor a tömeges kőzetösszletek mindig a jól rétegzettek fölé települnek, vagy az, amikor a vékony platóüledékek mindig a másik két típus fölött helyezkednek el. Más helyeken igen komplex rétegtani jellemzők találhatók: a Gale Crater 2,3 km vastag, 6000 négyzetkilométerre kiterjedő központi magaslatán például tizenegy kőzetösszlet azonosítható. Hatalmas mennyiségű üledéknek kellett itt hosszú időn keresztül felhalmozódnia.

A kőzetkibukkanások többsége csoportokban, az északi és déli szélesség 30. foka között fordul elő, bár számos más példa akad magasabb szélességeken is. Regionális szinten négy előfordulás azonosítható, a Valles Marineris, a Terra Meridiani, a nyugati Arabia Terra és a Mawrth Vallis, illetve a Hellas-medence északi területén. További, bár jóval szórványosabb csoportok vannak az Elysium Planitia és az Aeolis déli részén.

A vizsgált kőzetkibukkanások négy különböző geomorfológiai környezetben fordulnak elő: kráterek belsejében, kráterek közötti sík területeken, kanyonvölgyekben és ún. káosz-területeken. A kráterek belsejében magasodó kiemelkedések rétegei gyakran a kráterfalban is azonosíthatók, ami egy korábbi, jóval nagyobb kitöltés részleges eróziójára utal. A kráterek közötti területeken lévő kőzetösszletek jelentős része a kihantolódás különböző fázisában lévő betemetett kráterekben, míg a káosz területeken az egyébként igen gyakori táblahegyeken figyelhető meg. A leglátványosabb réteges kőzetösszletek a Valles Marineris kanyonvölgyeiben láthatók, minden eddiginél nagyobb részletességgel. Ezek között is a Chandor Chasma nyugati ága az a terület, ahol a lejtős tömegmozgásokból származó és egyéb törmelékek alig temették be a rétegeket.

A vizsgált kőzetek kora

A vizsgált területeken az MGS jó felbontásával is igen kevés becsapódási kráter azonosítható a jól rétegzett és tömeges kőzetösszleteken, ami alapján igen fiatalok is lehetnének. Ugyanakkor figyelembe kell venni, hogy a kőzeteket feltáró eróziós folyamatok jóval később is lejátszódhattak, mint a kőzetek keletkezése. (Valószínűbb azonban, hogy korábban sokkal intenzívebbek voltak - a számos helyen elszállított nagy mennyiségű anyag alapján -, de bizonyos mértékben a mai napig is aktívak maradtak). Az is előfordulhat, hogy a mindig fedőpozícióban lévő vékony platók védték meg a másik két típus kőzeteit, ami azért is lehetséges, mert fiatalabb koruk ellenére jóval kráterezettebbek. A kutatók szerint a kráterezettség ez esetben nem segít a kormeghatározásban, így a rétegtani viszonyokhoz kell fordulni.

A kihantolt, ősi kráterekben vagy a kanyonvölgyek mélyén történő előfordulás igen idős korra utalnak. A Valles Marineris fejlődéstörténetének fényében valószínű, hogy a Chandor Chasma jól rétegzett kőzetei több mint 3,5 milliárd évesek, s a kőzettani-rétegtani jellemzőik más területeken történő alkalmazásával ugyanez mondható el a többi előfordulási hely kőzeteire is. A nagy korra utal az is, hogy a Mars utóbbi évmilliárdjai során nehezen képzelhetők el olyan folyamatok, amelyek ekkora mennyiségű üledéket ilyen globálisan rakhattak volna le, s ráadásul a hordalékszállításra és a kőzetek anyagának származási helyére sem találunk nyomokat a mai (valószínűleg már régóta konzerválódott) felszínen. A hordalékszállítás a jelenlegi lejtési viszonyok között sok esetben nem is lenne lehetséges (amennyiben nem szélről van szó).

A vizsgált kőzetek eredete

Milyen üledékképző folyamatok hozhatták létre a vizsgált kőzeteket? A vulkáni törmelékszórás jó eséllyel kizárható, mivel a területek jó része távol fekszik a nagy vulkáni területektől, s ilyen rétegek létrehozásához egy egészen másféle aktivitás kellett volna, mint amilyen a közelmúltban jellemezte a Marsot. Ennek azonban semmilyen más geológiai bizonyítékát nem ismerjük. A meteorit-becsapódások sem jöhetnek komolyan számításba, mivel a kőzetek ilyen széles elterjedését csak úgy lehetne magyarázni, ha elképesztően sok és óriási becsapódást feltételeznénk, s az általuk levegőbe juttatott, majd szétterülő finom törmelékszemcse-felhőkből rakódott volna le a hatalmas mennyiségű üledék.

A kőzetszemcsék levegőből való leülepedése - például nagy porviharok után - azonban komolyan szóba jöhet (legalább kiegészítő folyamatként). Ez azt is megmagyarázná, hogy miért nem látjuk a felszínen a hordalékszállítás nyomait. Egyelőre azonban nincsenek olyan rétegtani jellemzők, amelyek a szél munkájára utalnának, bár ilyen felbontás mellett ezek még talán nem is láthatók. Hogy léteznek vagy léteztek-e olyan folyamatok, amelyek ilyen nagy tömegű anyagot ilyen szabályos rétegekben ülepítettek ki a levegőből, egyelőre nem ismeretes.

Mindezek fényében a vizsgált kőzetek anyagának szállításához és lerakásához - figyelembe véve a földi analógiákon alapuló következtetéseket - a legnagyobb mértékben a víz járulhatott hozzá. A kőzetek többségének anyaga valószínűleg tavakban, esetleg nagyobb területeket beborító sekélytengerekben rakódhatott le. Bár a hordalékszállítás egyértelmű nyomai valóban hiányoznak, a Mars déli, idősebb féltekéjén lévő folyóvölgy-hálózat betemetett, erodált, majd részben újra kihantolt romjai talán az egykori szállítórendszer maradványait képviselik. Az is lehetséges, hogy a rétegek anyaga nem törmelékes eredetű, hanem az üledékgyűjtő medencéken belül keletkezett, például a vízből vegyi úton történő kiválással. Nem lehetetlen, hogy a korai Mars - a Földhöz hasonlóan - így szabadult meg a légkörében lévő szén-dioxid jelentős részétől, amely karbonátos kőzetekbe zárva került a bolygó kőzetburkába. (A karbonátos kőzetek jelenlétét azonban az MGS színképelemzései egyelőre nem erősítették meg.)

A kőzetek vízi eredete és idős kora alapvető fontosságú az (egykori) marsi élet utáni kutatások szempontjából. A 3,5 milliárd évvel ezelőtti Föld és Mars környezeti viszonyai igen hasonlóak lehettek, s ott is létrejöhetett az általunk ismert élet. Ennek nyomait mindenképpen ezekben a rétegekben kell keresnünk, akár ősmaradványok formájában. Nem valószínű, hogy egysejtűeknél fejlettebb szervezeteket találunk, de a jelentőségét ennek sem lehetne túlértékelni.

S. T.