A Perseverance új felfedezéseinek eredményeit négy új, augusztus 25-én közzétett tanulmányban ismertetik a Science, valamint a Science Advances című folyóiratokban. Az egyik áttekintést nyújt a Jezero-kráter aljzatának feltárásáról; egy másik tanulmány részletezi az itt megtalálható jellegzetes kőzeteket, amelyek a jelek szerint magmából keletkeztek. A másik két tanulmány azt részletezi, hogy a Perseverance a műszerei segítségével milyen egyedi módon azonosította a kráterfeneket alkotó kőzeteket.
Amikor a Perseverance 2021 tavaszán megkezdte első tudományos kampányát a Jezero-kráterben, a tudósok egyből új felfedezéssel szembesültek. Mivel a kráterben évmilliárdokkal ezelőtt tó volt, arra számítottak, hogy üledékes kőzeteket találnak, amelyek akkor keletkeztek, amikor a homok és az iszap leülepedett az egykor vízzel teli környezetben. A Perseverance által készített képek, és a kráterben található sziklák vizsgálata során azonban felfedezték, hogy az aljzatot kétféle vulkanikus kőzet alkotja: az egyik mélyen a felszín alatti magmából, a másik a felszínen zajló vulkáni tevékenységből származik.
A magmás kőzetek kiváló időmérők: A bennük lévő kristályok rögzítik a keletkezésük pontos időpontját, így a Perseverance által vizsgált és begyűjtött vulkanikus kőzetek egyik jellemzője, hogy pontosabban megállapíthatóvá válik, mikor volt víz alatt a Jezero-kráter területe. A tudósok szerint az ősi tó sokkal régebben volt ott, mint ahogy a kráterfenék vulkanikus kőzetei kialakultak volna. A tudományra jellemző, hogy ha egy kérdést sikerül megválaszolni, még több új kérdés merült fel. Így van ez most is, és a kutatók arra (is) keresik a választ, hogy mikor volt a Mars éghajlata kedvező a tavak és folyók kialakulásához, és mikor változott át a ma tapasztalható nagyon hideg és száraz körülményekre?
A Perseverance küldetésének egyik fő célja az ősi mikrobiális élet jeleinek keresése a Marson. Ehhez viszont nem magmás, hanem üledékes kőzetek után kell kutatni, ugyanis a vulkanikus kőzet keletkezésének módja miatt nem ideális az ősi mikroszkopikus élet lehetséges jeleinek megőrzésére. Az üledékes kőzet gyakran az élet számára alkalmas vizes környezetben képződik, és jobban megőrzi az élet ősi jeleit. Azoban az üledékes kőzetek korának meghatározása kihívást jelenthet, különösen akkor, ha olyan kőzettöredékeket tartalmaz, amelyek különböző időpontokban keletkeztek, még mielőtt az üledékképződés megtörtént volna.
Ezért olyan érdekes a tudósok számára a Perseverance 2. tudományos kampányának során 2022 áprilisa óta vizsgált, üledékben gazdag folyó deltája. A rover elkezdett mintákat gyűjteni az ott található üledékes kőzetekből, hogy a Mars Sample Return kampány keretében el lehessen hozni a Földre, hogy nagy teljesítményű laboratóriumi berendezésekkel tanulmányozhassák azokat.
A Perseverance 2022. február 16-án készített felvétele a Jezero-kráter aljzatán, a „Santa Cruz” névre hallgató hely előtt. – Kép forrása: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
A Science című tudományos folyóiratban megjelent második tanulmány egy régóta fennálló rejtélyt old meg. Évekkel ezelőtt a Mars körül keringő űrszondák egy olivin nevű ásványi anyaggal teli sziklaképződményt észleltek. A nagyjából 70 000 négyzetkilométer kiterjedésű képződmény a Jezero-kráter belső peremétől a környező régiókig nyúlik.
A tudósok különböző elméleteket állítottak fel arról, hogy miért van ez az ásvány ilyen nagy területen ilyen bőségesen jelen. Ennek okai lehetnek meteoritbecsapódások, vulkánkitörések és üledékképződési folyamatok. Egy másik elmélet szerint az olivin mélyen a felszín alatt, lassan lehűlő magmából (olvadt kőzetből) keletkezett, majd az erózió révén idővel felszínre került.
Yang Liu, a NASA dél-kaliforniai JPL-nek (Jet Propulsion Laboratory) a munkatársa és szerzőtársai szerint ez utóbbi magyarázat a legvalószínűbb. A kitartó koptatás (például a szél munkája) feltárta a kőzet belső szerkezetét, így a Perseverance mintavételei során lehetővé vált annak, valamint az olivin ásványok kémiai összetételének és textúrájának vizsgálata.
A Perseverance röntgenlitokémiai műszerének, a PIXL-nek (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) a segítségével megállapították, hogy a területen található olivinszemcsék mérete 1-3 mm. Ezek sokkal nagyobbak, mint ami a bolygó felszínén gyorsan lehűlő lávában keletkezett olivin esetében várható lenne. Ebből lehet következtetni arra, hogy az ilyen nagy szemcseméret lassan hűlő környezetet igényel, tehát valószínűleg ez a magma a felszín alatt keletkezett és hűlt ki sokkal hosszabb idő alatt, mint az a felszínen végbement volna.
A Perseverance 4. mintavétele során begyűjtött kőzet, melyben jól láthatóak a zöldes színű olivin kristályok. – Kép forrása: NASA/JPL
A Science Advances két tanulmánya részletesen ismerteti azon tudományos műszereket, amelyek segítettek megállapítani, hogy a kráter aljzatát vulkanikus kőzetek borítják. A két legjelentősebb ilyen berendezés a SuperCam műszer és a RIMFAX (Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment) nevű talajradar.
A SuperCam műszer lézerrel van felszerelve, amely akár 7 méterről is képes egy ceruzahegynyi méretű célpontot eltalálni. A kőzet felszínén a hő hatására keletkező gőzt egy látható fényű spektrométerrel vizsgálja, hogy meghatározhassa annak kémiai összetételét. A SuperCam a Perseverance első 10 hónapos marsi tartózkodása alatt 1450 objektumot pásztázott végig, ezzel segítve a tudósokat abban, hogy a kráterfenéken található vulkanikus kőzetekre vonatkozó következtetésekre jussanak.
Ezen kívül a SuperCam közeli infravörös fényt is használ (ez az első ilyen képességgel rendelkező műszer a Marson), hogy megállapítsa, hogy változtatta meg a víz a kráter aljzatát alkotó kőzetek ásványait. A lézeres és infravörös megfigyelések kombinációja szerint ezek az elváltozások nem az egész kráterfenékre kiterjedőek. „A műszer adatai arra utalnak, hogy ezek a kőzetrétegek vagy elszigeteltek voltak a Jezero tó vizétől, vagy a tó csak korlátozott ideig létezett” – mondta Roger Wiens, a SuperCam vezető kutatója a Purdue Egyetem és a Los Alamos Nemzeti Laboratórium munkatársa.
A RIMFAX egy újabb elsőséget jelent: A Mars körüli pályára állított űreszközöket már felszereltek talajradarokkal, de a Perseverance előtt egyetlen űreszköz sem járt a Mars felszínén, ami ilyen eszközt hordozott volna. Mivel a RIMFAX ezúttal a felszínen van, páratlan részletességű adatokat tud szolgáltatni, és segítségével a kráter aljzatát 15 méter mélyen is sikerült felmérni. Nagy felbontású „radargrammjai” olyan kőzetrétegeket mutatnak a felszín alatt, amelyek 15 fokban megdőltek. E kőzetrétegek rendeződésének megértése segíthet a tudósoknak a Jezero-kráter kialakulásának idővonalát felállítani.
A Perseverance RIMFAX műszerével készített felszín alatti radargramm. A piros vonalak a felszín alatti és a felszín felett látható, eróziónak ellenálló sziklakibúvások közötti kapcsolatot jelzik. Kép forrása: NASA/JPL
Bár a Perseverance még csak tudományos kampányának első szakaszát zárta le, és kezdte meg a következőt, máris számos kérdés megválaszolásában segített a tudósoknak. Az előtte álló évek és felfedezések még további számos izgalmat tartogatnak.