En lille meteorit siger mere end 1.000 ord - eller den gemmer i hvert fald på hemmeligheder om vands opståen på Mars.
I et nyt studie publiceret i tidsskriftet Science Advances har en række forskere fra Københavns Universitet netop fremsat en teori om, at der var vand på Mars i de første 90 millioner år af planetens levetid. Det er langt tidligere, end hvad andre teorier hidtil har foreslået.
Resultaterne bygger på analyser af en efterhånden verdenskendt meteorit fra Mars med navnet ‘Black Beauty’, som ligger på Geologisk Museum i København og gemmer på uvurderlig viden om, hvordan vand kan have opstået på Mars.
»Vi kan nu se, at vand opstod sammen med skabelsen af Mars, hvilket kan være med til at fortælle os, at vand måske kan opstå naturligt på planeter og ikke behøver at komme udefra,« lyder det fra medforfatter Martin Bizzarro, som er leder af Center for Star and Planet Formation (Starplan) ved Globe Institut under Københavns Universitet, til Videnskab.dk.
Professor Martin Bizzarro omtaler de nye resultater fra Mars-meteoritten som »opsigtsvækkende«, fordi de går stik imod andre teorier om vands opståen på Mars.
Rykker ved tidshorisonten
Når professoren bruger ordet 'udefra' hentyder han til en udbredt hypotese, der peger på, at vand først er ankommet til planeter efter deres dannelse.
Det er sket, ved at vandholdige asteroider eller kometer er ramlet ned på planeterne.
Men sådan forholder det sig altså ikke helt ifølge den nye teori, som det danskledede forskerhold fremsætter i Science Advances.
Og hvis teorien viser sig at holde stik, betyder det, at vand allerede kan være opstået ved dannelsen af planeter - og vand er jo som bekendt en forudsætning for liv.
»Det betyder, at liv i rummet kan have haft bedre vilkår til at udvikle sig, end vi hidtil har regnet med,« vurderer Martin Bizzarro, der anser forskergruppens forskningsmetoder som velkendte og solide.
\ Sådan har forskerne gjort
I studiet frigjorde forskerne små skorpefragmenter fra ‘Black Beauty’ (små objekter i millimeter-størrelse). Indeni disse skorpefragmenter fandt de frem til oldgamle krystaller - såkaldte zirkon-krystaller. Krystallerne indikerer, at fragmenterne er ældre end 4,45 milliarder år gamle.
Efterfølgende analyserede forskerne indholdet af titanium i fragmenterne fra stenen. Titanium findes i flere udgaver (isotoper), som kan indikere, hvorvidt der har været vand til stede, da skorperne blev formet.
Grundlæggende har forskerne altså brugt to analyser:
- En uran-bly-analyse, som kan fortælle, hvor lang tid der er gået, siden zirkonkrystallerne blev dannet. Resultatet viser, at 4 af zirkonkrystallerne blev dannet for 4,476 milliarder år siden, mens 3 andre er lidt yngre (ned til 4,429 milliarder år gamle)
- Derudover analyserede forskerne den stabile sammensætning af titanium-isotoper frafragmenterne fra Black Beauty. Analysen viste en overvægt af tunge titanium-isotoper, og det kan ifølge forskerne kun være opstået, hvis der har været tilstrækkeligt med ilt tilstede på Mars. Det eneste middel til at have sådanne forhold til iltning (oxidation) Mars overflade er ved at have vand, forklarer Martin Bizzarro.
Kilde: Early oxidation of the martian crust triggered by impacts/ Martin Bizarro
50 gram meteorit er en skattekiste
Den nye hypotese åbner altså for, at der er langt flere planeter i universet med chancer for liv, end hvad vi hidtil har formodet.
Men hvordan finder forskerne egentlig ud af, at vand muligvis er opstået sammen med dannelsen af en planet?
Svaret gemmer sig som sagt i Black Beauty, der er en lille meteorisk skattekiste på knap 50 gram.
Den lille sten har engang siddet fast på Mars, men er ramlet ned på Jorden som en meteorit, og Martin Bizzarro fik den i hænderne tilbage i 2017.
Mars' historie kan læses i Black Beauty
Og netop Black Beauty har været med til at give os et unikt indblik i, hvordan Mars blev dannet og fik sin første skorpe.
I starten var planeten smeltet, men relativt hurtigt begyndte Mars at køle ned og blive stabil, så skorpen blev dannet.
Forskerne har analyseret sammensætningen af stoffer i meteoritten - eller mere præcist sammensætningen af isotoper. Udfra disse analyser konkluderer de, at Mars i sin spæde start blev udsat for et eller flere kraftige asteroidenedslag.
»De her asteroidenedslag skabte kinetisk energi (bevægelsesenergi). Det har frigivet en masse ilt, og det kan vi nu se i Black Beauty, for det eneste sandsynlige, som har kunne frigive så stor en andel ilt, er, at der måtte have været vand i forvejen,« siger Martin Bizzarro.
For at komme frem til det opsigtsvækkende resultat måtte forskerne imidlertid nappe 15 gram af den dyrebare sten, således det var muligt at knuse den for yderligere analyse (se mere i faktaboks 1).
Solidt arbejde
Spørger man professor og Mars-forsker Kai Finster er det nye studie et »solidt stykke arbejde«, der kan være med til at udvide tidsintervallet for, hvornår betingelserne for liv har være til stede på Mars.
Og bare lige til opklaring: Forskerne har ikke fundet spor efter mærkelige væsener eller Mars-mænd i den ældgamle meteorit. Nej, de har set på, hvornår planeten kan have været så afkølet og stabil, at livet ville have mulighed for at opstå.
\ Fakta: Hårdføre krystaller
Zirkonkrystaller er meget hårde – og dermed hårdføre – krystaller af mineralet zirkon.
Zirkonkrystaller kan modstå høje tryk og temperaturer, og de er også modstandsdygtige over for forvitring og erosion.
Takket være denne hårdførhed kan man finde ekstremt gamle zirkonkrystaller – krystallerne er det ældste materiale, man har fundet på Jorden og på Mars.
Kilde: Martin Bizzarro / Rasmus Andreasen/ Denne sten er med til at omskrive Mars’ historie
Kai Finster påpeger, at det interessante ved resultaterne er, at forskerne nu har fremsat en stærk hypotese om, at det vand, man finder på Mars i dag, ikke stammer fra det såkaldte ‘heavy bombardement' - en hændelse, hvor Jorden og Solsystemets indre planeter blev bombarderet med asteroider.
Det skete i en periode for omkring 3,8 til 4,1 milliarder år siden, og både Månen, Jorden, Merkur, Venus og Mars var genstand for byger af nedslag fra verdensrummet.
»Det nye studie rokker grundlæggende ved tidsintervallet for, hvornår betingelser for liv har været etableret på Mars. Og jo længere tidsintervallet er, og givet de rette betingelser, så vokser sandsynligheden for at liv kunne være opstået på Mars. Derfor er kilden til vand på Mars og de andre planeter virkelig interessant,« siger Kai Finster, der er professor ved Institut for Biologi og Stellar Astrophysics Centre på Aarhus Universitet.
Professoren anser ligeledes de nye resultater for værende »opsigtsvækkende«, fordi forskerne med 'solide metoder' rykker ved tidligere teorier om vand og Mars.
Arbejdet fortsætter ufortrødent
Det er efterhånden veletableret, at Mars for flere milliarder af år siden var fyldt med strømmende floder og søer, som man i dag kan se sporene efter.
Men i forskningskredse har der været stridigheder om, hvordan Mars kunne have flydende vand, da planeten er kendt for at være iskold - og derfor burde vandet altså ikke være flydende, men snarere frossent.
Men analysen af Black Beauty indikerer, at der under bombardementet med asteroider på Mars blev sendt en masse drivhusgasser ud i Mars atmosfære.
»Det betyder, at den CO2-holdige atmosfære kan have forårsaget en temperaturstigning, der har givet Mars flydende vand,« siger Zhengbin Deng, der er førsteforfatter og en del af forskningsgruppen på Starplan, i en pressemeddelelse.
Forskerholdet arbejder fortsat videre med Mars-meteoritten, og inden længe er de ude med et studie, der undersøger de mikroskopiske vandmineraler, som findes i Black Beauty, afslører Martin Bizzarro.
De ældgamle mineraler i Black Beauty er ifølge forskerne uforandrede, siden de blev dannet for milliarder af år siden. Og derfor har meteoritten været en solid kilde til at rykke ved vores viden om vands opståen på Mars.
Fascinerende lille metorit
Kai Finster ser frem til at følge forskergruppens videre arbejde. Han anser Martin Bizzarro og hans forskningsgruppe for at være førende på området, og Kai Finster lægger heller ikke skjul på sin fascination af den ældgamle sten fra Mars.
»Forestil dig, at man finder det her lille stykke fra Mars på Jorden, som indeholder bittesmå krystaller – zirkonkrystaller. Dem har forskerne dateret til at være omkring 4,476 milliarder år gamle.«
»Nu er forskerne så lykkedes med, via et meget omhyggeligt stykke arbejde i et topmoderne laboratorium, at sige noget om forholdene på overfladen af Mars, og hvor tidligt der kan have været vand på planeten; det er dog fascinerende,« fortsætter Kai Finster.
Spørger man Kai Finster, hvad vi kan bruge de nye resultater til, så skal svaret findes i vores forståelse af Solsystemet.
»Det rykker ikke noget ved dit eller mit daglige liv, men det er vigtigt for vores forståelse af, hvordan vores solsystem er blevet til. Vand er en meget væsentlig faktor i forhold til liv på Jorden, såvel som andre steder i rummet,« som Kai Finster formulerer det.
