2020. Man slæber ikke en videnskabelig strid helt ud til den røde planet. Derfor har NASA betalt for en ekspedition til et gammelt fjeld i Grønland for at få styr på tidligt liv.

Prøvekørsel til Mars

Prøvekørsel til Mars Af Tine Eiby

Næste sommer sender Jorden igen sonder af sted, som skal lande på Mars. Selv om det efterhånden står klart, at Mars har været en temmelig gold planet de seneste tre milliarder år, vil vi stadig gerne finde ud af, om der har været liv på et tidligere tidspunkt, hvilken karakter det i så fald havde, og hvad der sidenhen skete.

Både den amerikanske rumfartsorganisation NASA og den europæiske pendant ESA har længe været i gang med forberedelserne og er nu nået til en særlig fase. De er gået i gang med videnskabelige forberedelser i fjerne, golde egne her på Jorden.

Den danske geologiprofessor Minik Rosing er netop vendt hjem fra sådan en ekspedition til fjeldet ved Isua i Grønland. 17 geologer, ingeniører og andre Mars-forskere deltog i ekspeditionen, der var betalt af NASAs Mars 2020-mission. Blot få uger forinden havde en tilsvarende ekspedition – denne gang også med deltagelse af folk fra den fælles russisk-europæiske ExoMars 2020-mission – været i Pilbara, en udørk i det vestlige Australien. Hvorfor?

Begge steder har en geologi, der minder lidt om den, man finder på Mars. Fjeldet ved Isua byder på meget gammelt, uberørt grundfjeld, og Pilbara er et af de absolut mest tørre og golde steder på kloden. Og begge steder er der fundet spor af meget tidligt liv. Derfor er det gode steder at øve sig i at aflæse geologien korrekt, så man kan dirigere de køretøjer, der bliver sendt på opdagelse på Mars’ røde jord, de rigtige steder hen.

Nok så vigtigt er det imidlertid at minimere risikoen for, at de resultater, man får hjem, ender som genstand for fortolkningsmæssig strid om, hvad der er tegn på liv. Det er en væsentlig grund til, at NASA har betalt for den tre dage lange ekspedition i 1000 meters højde i kulden på fjeldet.

»Det er bare ærgerligt, men vi er kørt igen.« Det ville, fortæller Minik Rosing, være den værste besked at sidde tilbage med for NASA efter en Mars-ekspedition. Der er meget langt derop og vanskelige forhold, og man kan ikke lige vende om og tage nye prøver, hvis der opstår tvivl. Derfor har NASA en interesse i, at fagfolk på forhånd bliver enige så langt hen ad vejen som muligt om, hvad det er, man får med hjem.

Læs også Gunver Lystbæks artikel om om jagten på exoplaneterne: »Aldrig mere alene«

Kontekst er kodeordet: Hvor er prøverne taget? Hvordan ser geologien ud netop der? Og kan man blive enige om, hvordan man beskriver de geologiske forhold, der typisk er til stede, når man finder spor efter tidligt liv? Det er det, forskerne har været i Isua for at finde ud af.

Forud går en videnskabelig strid, der handler om såkaldte stromatolitter, forklarer Minik Rosing og henter et stort trekantet stykke klippe, der står i vindueskarmen på hans kontor på Københavns Universitet. Her kan man se aflejringer, der er formet i blomkålslignende strukturer – lag på lag af små buer, der er bunket sammen.

»Det er lagdelte måtter af bakterielt liv, der har søgt efter lys til fotosyntese, og som, hver gang et nyt lag af støv og partikler har lagt sig oven på dem, har søgt videre op mod lyset og på den måde skabt bueformede sedimentlag,« forklarer han.

Tilbage i 2006 publicerede en ung australsk astrobiolog, Abigail Allwood, på forsiden af Nature sit fund af stromatolitter i en klippe i Pilbara. De blomkålsformede strukturer vidnede om liv, der var 3,5 milliarder år gammelt.

Buerne på klippestykket er formet af bakteriemåtter kaldet stromatolitter, som man også håber at finde på Mars. Foto: Minik Rosing/Globe Institute, Københavns Universitet
Buerne på klippestykket er formet af bakteriemåtter kaldet stromatolitter, som man også håber at finde på Mars. Foto: Minik Rosing/Globe Institute, Københavns Universitet

I august 2016 var det så den britiske geolog Allen Nutman, der bragede ud med et fund af stromatolitter, der var hele 3,8 milliarder år gamle. Hans fund udfordrede såvel Abigail Allwood som Minik Rosing. For Nutman havde gjort sit fund i Isua, hvor Minik Rosing tilbage i 1999 skabte verdenssensation med sit fund af 3,7 milliarder år gamle spor af mikrobielt liv. Dog ikke stromatolitter, men kulstofisotoper efter fotosyntese i sort skifer – et resultat, der blev offentliggjort i Science.

Til at begynde med var Abigail Allwood begejstret for Nutmans resultat, men havde dog en vis skepsis over for, hvor pænt og regelmæssigt strukturerne aftegnede sig, fortalte hun i et interview til magasinet The Atlantic. Og hvorfor var toppen klippet over på alle buerne som på en Toblerone-bar?

Forgæves forsøgte hun at få Allen Nutman til at tage hende med tilbage til Isua. I stedet blev det Minik Rosing, der tog hende med, og sammen drog de til Isua en kold september­dag i snevejr for tre år siden. Mindre end en meter fra Nutmans fundsted har de påvist strukturer, de betragter som almindelig deformation af fjeldet. Strukturer, som er kommet til senere og ikke har noget med ældgamle stromatolitter at gøre, men derimod er klippelag, der er blevet bøjet og strakt af tidens tand. Resultatet er publiceret i Nature 2017.

Nutman fastholder imidlertid, at han har dokumenteret stromatolitter, og udtrykker skuffelse over, at en enkelt kort tur til Isua i snevejr således skulle kunne modbevise hans fund.

»På den baggrund har vi længe haft en drøm om at sammensætte en ekspedition, hvor både Abigail, Nutman, jeg selv og en række uvildige fagfolk, der ikke har været der før, sammen tager til Isua,« siger Minik Rosing.

Læs også om, at rummet er ikke længere kun for astronauter: »Milliardærer med måne­drømme«

Nu er det så lykkedes – med NASAs hjælp. Og det forstår man godt. For eftersom stromatolitter er et af de centrale spor af liv, man vil lede efter på Mars, er det ikke rart at slæbe sådan en videnskabelig strid med hele vejen til Mars og tilbage igen.

– Blev I så enige?

»Nej.« Minik Rosing smiler, for videnskabsfolk er vant til og trives med faglige uenigheder. »Men det afgørende er at få styr på de observationer, vi gør os,« siger Rosing.

NASA-ekspedition til fjeldet ved Isua i september. Siddende på klippen ses Minik Rosing. Foto: Dawn Sumner/ University of California, DAVIS
NASA-ekspedition til fjeldet ved Isua i september. Siddende på klippen ses Minik Rosing. Foto: Dawn Sumner/ University of California, DAVIS

Er det sedimenter, altså for eksempel aflejringer fra en for længst udtørret hav- eller søbund? Eller kunne det være størknet magma, som er kommet op igennem en sprække i overfladen?

»Det går ud på at finde frem til en proto­kol, et fælles sprog, så vi kan få nogenlunde afklaret, hvad det er, vi ser,« fortsætter Rosing, der er fortrøstningsfuld. Her hjælper billeddokumentation også, ligesom andre typer af analyser fra de mange instrumenter og kameraer, som Mars-roveren bliver udstyret med.

Allerede efter ekspeditionen til Pilbara i august udtrykte Ken Farley, der har det videnskabelige ansvar for NASAs Mars 2020-mission ved Jet Propulsion Laboratory i Californien, optimisme. I takt med at vi bliver bedre til aflæse geologien omkring fossilerede livsformer som stromatolitter, »vil vi være meget bedre rustet til at finde dem på Mars«, udtalte han dengang.

Hele strategien bag Mars 2020-missionen bygger på en smertelig erfaring om netop videnskabelig strid og uvished. En erfaring, som stammer fra 1976, hvor Viking-missionerne sendte analyser fra Mars hjem til Jorden. Et enkelt ud af fire eksperimenter udført med den samme slags jordprøve kunne tolkes som et positivt resultat for liv, mens de tre øvrige var negative. Det gjorde fortolkningen af resultaterne usikre og var meget frustrerende, fortæller fysiker Morten Bo Madsen, der er ansat ved Niels Bohr Institutet og har været en del af NASAs Mars-teams gennem mange år. En væsentlig grund var, at man ikke kendte konteksten:

»Man havde bare taget nogle prøver af overfladen på Mars, men kendte ikke tilstrækkeligt til, hvad den bestod af. Landingsstederne for Viking-sonderne var først og fremmest valgt med henblik på sikker landing,« forklarer han.

Mars 2020 har til opgave at indsamle 38 borekerner, som skal forsegles, så de kan ligge uberørt hen, indtil endnu en Mars-mission – i 2029 eller 2031 – kan hente dem hjem til Jorden. Prøverne skal altså ikke analyseres på stedet. Belært af erfaringerne skal roveren bruge sine kræfter på præcist at dokumentere, hvor prøverne er taget. Både i form af billeder, der hjemme på Jorden kan behandles, så de viser landskab og overflade på Mars i 3D, og i form af detaljerede grundstofanalyser af Mars’ overflade. Det kræver sine instrumenter.

Alene det at tage billeder, der skal tolkes på Jorden, giver udfordringer, fortæller Morten Bo Madsen:

»Lyset på Mars er anderledes end på Jorden. Der er ikke vand i Mars-atmosfæren, men støv, og det betyder, at lyset spredes på en helt anden måde. Himlen er rød og ikke blå, som den er hos os, og intensiteten af lyset fra himlen er meget forskellig, alt afhængig af hvilken retning man kigger i, fordi støvet spreder lyset meget kraftigt fremad og kun lidt tilbage.«

Hovedet på Mars 2020-roveren. I den store åbning sidder kameraet SuperCam, der kan analysere grundstoffer på syv meters afstand. Foto: NASA/JPL-Caltech
Hovedet på Mars 2020-roveren. I den store åbning sidder kameraet SuperCam, der kan analysere grundstoffer på syv meters afstand. Foto: NASA/JPL-Caltech

Morten Bo Madsen har været med til at udvikle en enhed, der sidder på roveren og hjælper med at oversætte lyset og kalibrere billeder og spektre fra de to rekognoscerings-kameraer, tilsammen kaldet Mastcam, så de kan bruges til videnskabelig analyse hjemme på Jorden. Kalibreringen indbefatter blandt andet en hvidbalancering af lyset. Et andet vigtigt instrument er SuperCam, som kan lave fjernanalyse af grundstoffer i en afstand på op til syv meter. Endelig er der PIXL, der ved hjælp af såkaldt røntgenfluorescens-spektroskopi kan lave meget detaljerede analyser af metaller, klippe, jord og flydende overflader. Her møder vi igen astrobiologen Abigail Allwood, som Jet Propulsion Laboratory har ansat til at stå i spidsen for PIXL.

Konkret skal man forestille sig, fortæller Morten Bo Madsen, at Mastcam får et billede hjem af en interessant og anderledes sten i Mars-landskabet, potentielt måske en stromatolit. På baggrund af data fra SuperCam kan man så beslutte at køre roveren over til stenen og med robotarmen føre PIXL ned i den rette vinkel, så instrumentet kan lave sin analyse.

»Der skal man gøre sig klart, at det godt kan tage en dag at køre roveren derhen for at få de målinger,« tilføjer Morten Bo Madsen, der selv har siddet adskillige gange i kontrolcenteret i Californien og modtaget billeder og andre data samt sendt nye ordrer tilbage Mars-roveren i form af koder.

Læs også om den egentlige erkendelse ved rumrejser: »Vi rejste til Månen og opdagede Jorden«

Der arbejdes i Mars-tid, det vil sige et døgn, som er 39 minutter længere end på Jorden. Afsendelserne af data fra Mars foregår via en kredsløbssonde, som roterer om Mars og passerer cirka hver halvanden time. Men eftersom roveren skal bruge strøm både til sine aktiviteter og til at sende data, må man planlægge, så den også får tid til at lade batterierne op med sin lille medbragte plutoniumdrevne elgenerator.

I praksis betyder det, at der går data­beskeder hjem fra Mars to gange hver eftermiddag. Resultaterne bliver diskuteret på et fællesmøde blandt geologer, fysikere, astrobiologer og ingeniører i Mars-teamet, og der bliver taget beslutninger om, hvor roveren skal køre hen næste dag, og hvad den skal tage billeder og analyser af. De beskeder skal derpå kodes og sendes til Mars, når der er strøm nok igen næste formiddag. Der er altså ikke noget med, ups, lige at falde over noget tilfældigt, men måske interessant. Det skal være ganske velovervejet.

Mars 2020 skal lande i Jezero-krateret – et helt andet sted på Mars end Gale-krateret, hvor Curiosity-roveren fortsat kører rundt. I Jezero formoder man, at der engang for længe siden har været en 250 meter dyb sø, og der ser ud til at være nogle interessante delta­aflejringer, hvor det blandt andet er oplagt at lede efter stromatolitter.

»Vi er meget tændte på det her sted og er i gang med at lave en detaljeret kortlægning af selve landingsellipsen, som er et område på cirka 25 gange 12 kilometer,« siger Morten Bo Madsen.

Det forhold, at Mars’ overflade er gold og derfor svær at sammenligne med Jordens – på nær ekstreme steder som Pilbara og Isua – skyldes dels, at den røde planet befinder sig længere ude i Solsystemet og derfor er et koldere sted. Dels er den meget mindre, hvorfor den ikke kan mestre den tyngdekraft, der skal til for at holde på atmosfæren. I løbet af de seneste fire milliarder år har Jordens atmosfære formået at holde på de fleste gasser, og »kun« 25 procent af vandet i oceanerne er undsluppet gennem atmosfæren, mens Mars i samme periode stort set har mistet alt vandet på sin overflade, forklarer Minik Rosing.

I planetens unge dage – for tre-fire milliarder år siden – kan man forestille sig, at Mars endnu har haft så meget atmosfære, at den har kunnet skabe en drivhuseffekt, som har hjulpet med at holde på varmen og dermed vandet flydende. I dag holder Mars en temperatur på under 50 minusgrader og har iskapper dækket af frossen kuldioxid.

»Endelig er Mars så lille en planet, at den ikke har tilstrækkelig energi i sig til den plade­tektonik, vi kender her fra Jorden, og som driver en del af vores vandcyklus og næringsstofcykler. På Mars er vulkanisme den eneste måde, hvorpå noget nyt opstår,« siger Rosing.

Når Mars’ overflade altovervejende består af over fire milliarder år gamle bjergarter, hænger det altså sammen med, at der ikke er nogen processer, der fornyer dem, forklarer Rosing. Heller ikke i form af den fotosyntese og det liv, som har ændret Jordens overflade:

»Det er overbevisende evidens for, at der ikke har været massiv livsaktivitet på Mars’ overflade,« konkluderer han.

Der er dog stadig forskere, som hælder til, at der for tre-fire milliarder år siden har været gode, måske endda gunstigere forhold for livets opståen på Mars end her på Jorden. For 3,8-3,9 milliarder år siden blev vores egen klode udsat for et voldsomt bombardement med kometer og asteroider. En proces, hvor Jorden måske mistede sit første hav, hvor der var meget uro og dermed dårlige betingelser for liv.

»Der er dem, som forestiller sig, at liv måske er blevet transporteret fra Mars hertil med meteoritter,« siger Minik Rosing.

– Altså teorien om panspermia, som siger, at livet er kommet til Jorden udefra?

»Ja, men jeg kan ikke se, hvordan det løser problemet om livets opståen. Det forklarer stadig ikke, hvordan livet er opstået, hvad enten det er skabt det ene eller det andet sted.«

 

Læs også Martin Krasniks interview med »Den sidste mand på Månen«

Side 53