Vand, vand overalt

Men har det givet hjemsteder for liv hinsides Jorden? Forskere tror det og arbejder hårdt på at bevise det.

Craig Covault/Cape Canaveral

Den 8. oktober dykkede rumfartøjet Cassini ned til en højde over Enceladus på 27 kilometer, mens de begge kredsede omkring Saturn, 1,8 milliarder kilometer fra Jorden. Turen giver ny data om de stråler af vand og støv, der skyder 540 kilometer ud i rummet fra Saturns måne.

Syndfloden af nye vandrelaterede resultater fra den flåde af multinationale rumfartøjer, der udforsker Saturn og Mars, øger chancen for, at beboelige forhold for fremmed liv findes nu, eller gjorde tidligere, i Solsystemet.

Forbiflyvningen af Enceladus i 27 kilometers højde muliggør, at Cassinis felt- og partikelhold kan begynde at identificere specifikke bestanddele som mere komplekse carbonforbindelser, der ikke var set i strålerne før en anflyvning ned til 57 kilometers højde i august, siger Cassini projektforsker Bob Pappalardo. Under den tidligere forbiflyvning kunne instrumentet til analyse af støv registrere, at strålerne danner en knytnæveformet struktur i større højde over Enceladus. Men da de denne gang fløj meget lavere, kunne instrumenterne detektere ”individuelle fingerformede stråler” mens Cassini susede igennem med 64.000 kilometer i timen., fortalte Papalardo Aviation Week & Space Technology.

Ion og neutral massespektrometer instrumentet detekterede data med ”meget højt signal/støj forhold”, som var vigtige til bestemmelse af månens sammensætning, sagde han.

Forbiflyvningens højde tillod også detektorerne at måle mængden og bestanddelene af materiale, der naturligt strømmer bort fra overfladen snesevis af kilometer borte fra strålerne – materiale, der er slynget op af mikrometeoriter. Holdet kunne iagttage data, der viste, at sammensætningen og mængden af materiale steg, mens Cassini hurtigt nærmede sig og trængte gennem geyser strålerne. Disse data vil sætte dem i stand til at sammenligne Enceladus' standard frosne terræn med geysernes vandindhold.

Cassini forskerne er opstemte, siger Papalardo, fordi denne ny information måske kunne hjælpe med at samle vidnesbyrd for, at Enceladus måske huser et ocean under overfladen, som er varmt nok til at være vært for en gryderet af levende organismer 1,8 milliarder kilometer fra Jorden.

På vej væk fra mødet i 27 kilometers høje tog Cassinis bagudrettede kameraer et billede ved lav solvinkel af en enorm revne i månens overflade. Månen har en diameter på 600 kilometer. Dette kan være en af ”tigerstribe” revnerne, som forskerne ved udkaster materialet og den 31. oktober vil de tage mere detaljerede billeder under et dyk til 220 kilometer, som vil være optimeret til fotografering.

Området omkring sydpolen på Saturns måne Enceladus blev tidligere fotograferet af Cassini. Billedet viser ”tigerstribe” området, med strålerne af vand, som Cassini fløj igennem i lav højde den 9. oktober for at efterprøve deres sammensætning. En forbiflyvning den 31. oktober i 220 kilometers højde forventes at give flere billeder. Billedets opløsning er her 30-150 meter.

”Vi ved, at Enceladus producerer nogle få hundrede kilogram gas og støv i sekundet og at dette materiale hovedsagelig er vanddamp og vandis,” siger Tamas Gambosi, Cassini forsker på University of Michigan, Ann Arbor. ”Vanddampen og fordampningen fra iskornene bidrager med det meste af den masse, der findes i Saturns magnetosfære.”

Den 31. oktober vil kameraer og andre optiske sensorinstrumenter være i centrum og tage billeder af de spalter, der skærer sig tværs over månens sydpolsområde som striber på en tiger.

Disse to missioner kan måske underbygge opdagelser fra den seneste forbiflyvning af Enceladus, som tydede på mulige forandringer i forbindelse med ismånen. Cassinis møde med Enceladus den 11. august viste temperaturer over en af tigerstribe revnerne som var lavere end dem, man målte tidligere. Temperaturerne over revnen kaldet Damascus Sulcus blev målt til omkring -113C til -106C, et godt stykke under de -93C, der blev rapporteret fra en forbiflyvning i marts i år.

”Vi ved endnu ikke, om dette skyldes en virkelig nedkøling af denne tigerstribe eller den kendsgerning, at vi så meget nærmere på et relativt lille område og kan have ramt forbi det varmeste sted,” sagde John Spencer, Cassini forsker på Composite Infrared Spectrometer på Southwest Research Institute i Boulder, Colorado.

Resultater fra Cassinis magnetometer instrument under forbiflyvningen i august antyder en forskel i strålens intensitet sammenlignet med tidligere møder. Information fra de næste to forbiflyvninger vil hjælpe forskerne med at forstå disse observationer.

Det andet primære mål relateret til vand er Mars og lederne arbejder hårdt på at få Mars Science Laboratory (MSL) sendt op til tiden i 2009 (udsat til efterår 2011, o.a.), efter en række følg-vandet resultater fra Phoenix landeren, tvillinge Mars roverne og Mars Reconnaisance Orbiter (MRO).

Administrator Michael Griffin gav det bekymrede Mars Science Lab program tilladelse til at fortsætte med at forberede opsendelse i 2009 efter briefings fra repræsentanter for det videnskabelige program den 10. oktober. Programmet, der ledes af Jet Propulsion Laboratory, har allerede overskredet sit budget på 1,9 milliarder dollars med 300 millioner dollars og nogle i agenturet tvivler på, at det vil være fysisk muligt at fuldføre udvikling, samling og afprøvning i tide til opsendelsen.

Der er planlagt et nyt eftersyn af fremskridt på roveren med kemilaboratoriet på størrelse med en bil i januar for at afgøre, hvor mange flere penge der behøves i 2009. Den beslutning kan afhænge af udfaldet af præsidentvalget i november og hvordan den kommende administration betragter sine evner til at bruge penge på skønsmæssige emner som rumforskning i en usikker global økonomi.

NASA's Phoenix Mars lander har detekteret vandbaseret sne falde fra marsskyerne, en opdagelse der er vigtig for at lære mere om vandets bevægelser på landerens placering ved nordpolen. ”Der er aldrig set noget som dette på Mars før,” siger Jim Whiteway fra York University i Toronto, den førende forsker for den Canadian Space Agency's meteorologiske station på Phoenix. ”Vi vil lede efter tegn på, at sneen måske endda når overfladen,” siger han.

Landerens grønne laser (lidar) instrument detekterede sne faldende fra drivende skyer omkring 4 kilometer over rumfartøjets landingssted. Data viser, at sneen sandsynligvis fordampede før den nåede overfladen. Men hvis noget vandsne til tider overlever til at fugtiggøre jordbunden eller vandisen under landingsstedet til tider smelter til en væske, kunne det betyde, at området i undergrunden er beboeligt.

Eksperimenter med materiale fra jordbunden på Phoenix rumfartøjet har også givet vidnesbyrd om fortidige vekselvirkninger mellem mineraler og flydende vand. Data giver spor, der peger på tilstedeværelsen af calcium carbonat, hovedbestanddelen af kalk og partikler, der kunne være ler. De fleste carbonater og ler på Jorden dannes kun i tilstedeværelsen af flydende vand.

Phoenix landeren godtgjorde tidligere, at der ligger et hav af vandis lige under overfladematerialet. Landerens robotarm opsamler de sidste is- og jordbundsprøver til placering i tre eller fire af de små (og indtil nu ubrugte) organisk kemi ovne. De vil blive brugt til at bage data frem om sammensætning og forhåbentlig også bevis for organisk materiale, carbon byggestenene til liv.

En graf, der viser sne falde fra skyer i 3 kilometers højde over Mars' arktiske sletter, blev samlet fra Canadian Space Agency's grønne laser ”lidar” på Phoenix marslanderen. Noget marssne kan måske nå overfladen.

Phoenix har haft stor succes med at bestemme, at selve jordbunden kan hjælpe med at understøtte liv. Opdagelsen af perklorater betyder, at jordbunden indeholder en naturlig kilde til føde og energi, der kunne fortæres af mikroorganismer, som det sker på Jorden.

Mars Roverne Spirit og Opportunity fortsætter med at rulle videre, fire år og ti måneder efter de landede. Spirit, bjergbestigeren, fuldfører en to års undersøgelse af et tilsyneladende engang vandrigt, vulkansk varmt sted, ”Home Plate.”

Imens er Opportunity lige klatret ud af det 900 meter brede Victoria krater, hvor den tilbragte et år med at samle data om lagene i 6 meter høje klipper, som blev smadret af et meteornedslag. Området viser ændringer af fortidigt vand.

I denne måned starter Opportunity på en planlagt tur på to år og 14 kilometer mod sydøst til et krater, som er 25 kilometer bredt, 300 meter dybt og kaldes ”Endeavour” af roverholdet. ”Vi når måske ikke derhen, men videnskabeligt er det alligevel den rigtige retning at gå,” siger Steve Squyres fra Cornell University, førsteforsker på roveren.

”Selv om vi aldrig når derhen, forventer vi undervejs mod syd at komme til yngre og yngre lag klippe på overfladen. Der er også store kratere mod syd, som vi mener er kilder til rullesten, som vi ønsker at undersøge ude på sletten. Nogle af stenene er prøver på lag dybere end Opportunity nogensinde vil se og vi forventer at finde flere sten på vej sydpå,” siger Squyres. Hvis roveren klarer det, vil Opportunity kunne tage billeder af lag, der er langt dybere end dem, den fandt i Victoria.

Radaren på Mars Reconnaisance Orbiter viser is og støv, der strækker sig 1000 kilometer i den arktiske undergrund. Data viser, at skorpen og Mars øverste kappe er mere stiv og kold, end man tidligere mente.

Nye resultater fra Mars Reconnaisance Orbiter viser, at den Røde Planet ”engang var hjemsted for enorme søer, strømmende floder og forskellige andre våde miljøer, der havde potentiale til at understøtte liv,” ifølge en opdatering fra Jet Propulsion Laboratory om MRO missionen.

Data er særlig vigtige for studiet af planetens potentiale for beboelighed på grund af vidnesbyrd om, at der fandtes vand i tusinder af år eller længere i de samme områder. Det er vigtigt, at andre data viser en langvarig tilstedeværelse af vand i den nylige geologiske fortid.

Data til studiet stammer fra billeder taget af Compact Reconnaisance Imaging Spectrometer for Mars, eller Crism, og det kraftige HiRise instrument i Lockheed Martin rumfartøjet.

”Den store overraskelse fra disse ny resultater er, hvor vidt udbredt og langvarigt Mars' vand var og hvor vekslende de våde miljøer var,” siger Scott Murchie, Crism førsteforsker på Johns Hopkins Applied Physics Laboratory.

Et studium, som lige er offentliggjort i Nature, viser, at enorme områder af de gamle højlande på Mars, som dækker omkring halvdelen af planeten, indeholder ler mineraler, som kun kan dannes i tilstedeværelsen af vand. Vulkansk lava begravede de ler-rige områder under efterfølgende, mere tørre perioder i planetens historie, men nedslagskratere fritlagde dem senere tusinder af steder over hele Mars.

De lerlignende materialer, kaldet fyllosilikater, bevarer en optegnelse af vands vekselvirkning med klipper, som daterer sig tilbage til det, der kaldes den Noakiske periode af Mars' historie for omkring 3,8 til 4,6 milliarder år siden.

Klipperne, som indeholder fyllosilikater, på Mars bevarer en enestående optegnelse af miljøer med flydende vand, som muligvis var passende for liv i det tidlige Solsystem.

”Mineralerne, som er tilstede i Mars gamle skorpe, viser forskellige våde miljøer,” siger John Mustard, medlem af Crism holdet fra Brown University. ”De fleste steder er klipperne let ændrede af flydende vand, men nogle få steder er de ændret så meget, at der må have skyllet en hel del vand gennem klipperne og jordbunden. Det er virkelig spændende, fordi vi finder dusinvis af steder, hvor fremtidige missioner kan lande for at forstå, om Mars nogensinde var beboelig og hvis, at lede efter tegn på forhenværende liv.”

Et andet studium, offentliggjort i Nature Geosciences, siger, at de våde forhold på Mars varede ved i lang tid. Tusinder til millioner af år efter lerene dannedes, eroderede et system af flodkanaler dem ud af højlandene og koncentrerede dem i et delta, hvor floden tømtes ud i en kratersø, som var cirka 45 kilometer i diameter, lidt større end Californiens Lake Tahoe.

”Fordelingen af ler inde i den gamle søbund viser, at stående vand må have varet ved i tusinder af år,” siger Bethany Ehlman, et andet medlem af Crism holdet fra Brown. ”Ler er vidunderligt til at opfange og bevare organisk stof, så hvis der nogensinde fandtes liv i dette område, er der en chance for, at dets kemi er bevaret i dette delta.”

”Vort hold laver vore resultater til en liste over steder, hvor fremtidige missioner kunne se efter organisk kemi og måske bestemme om der nogensinde fandtes liv på Mars,” siger Murchie.

Og i endnu en anden opdagelse med betydninger for marsliv har MRO afsløret hundreder af små revner frilagt på marsoverfladen, der for milliarder af år siden dirigerede strømme af vand gennem underjordisk Mars sandsten.

”Bevægelse af grundvandet har vigtige betydninger for, hvordan marsskorpens temperatur og kemi har ændret sig i tidens løb, hvilket påvirker muligheden for beboelige steder for tidligere liv,” siger Suzanne Smrekar, JPL projektforsker for MRO.

Fra Aviation Week & Space Technology, 20. oktober 2008.

Index