Kæmpe overraskelse: Mars-rover kører rundt på gammel lava

I februar 2021 skrev robot-køretøjet Perseverance historie, da det for første gang plantede sine seks hjul på overfladen af planeten Mars.

Forskere var længe fuldstændig overbeviste om, at køretøjet trillede rundt oven på sten, som var blevet skabt af sammenpresset mudder og sand – såkaldte sedimenter.

Men da det avancerede instrument PIXL rettede sit danskbyggede øje mod stenene, var historien pludselig en helt anden: I et spritnyt studie afslører forskerne, at Perseverance i virkeligheden kører rundt oven på gammel lava.

»Alle var overbeviste om, at der var tale om sedimenter, så i begyndelsen mødte vi stor meget stor modstand, når vi præsenterede vores resultater. Folk havde svært ved at tro på os. Men vores resultater fra PIXL pegede entydigt på, at det var lava,« fortæller lektor David Arge Klevang Pedersen fra Institut for Måling og Instrumentering på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) til Videnskab.dk.

Han er sammen med to kolleger fra DTU medforfatter på det nye studie, som netop er blevet publiceret i det anerkendte videnskabelige tidsskrift Science.

En opdagelsesrejse

Det nye studie vækker stor begejstring hos geolog Rasmus Andreasen, der ligesom andre forskere er overrasket over, at roveren kører rundt på gammel lava – eller mere rettelig kaldet magmatiske bjergarter.

»Det her er videnskab i sin reneste form. Der er tale om en opdagelsesrejse i fuldstændig ukendt territorium, så det er vildt fascinerende at følge med i. Næsten uanset, hvad de havde opdaget, ville det være nyt og interessant,« siger Rasmus Andreasen, som er geolog og Mars-forsker ved Aarhus Universitet, men ikke har været en del af det nye studie.

»Samtidig er det interessant fra et dansk synspunkt, at Danmark har været med til at bygge instrumenter, som er med helt fremme, i forhold til hvad vi kan gøre som menneskehed.«

Danske bidrag

Perseverance-køretøjet er en del af den storstilede Mars 2020-mission under amerikanske NASA. En række danske forskere er imidlertid også involveret i missionen, ligesom flere instrumenter og dimser på køretøjet er danskbyggede – læs mere om de danske bidrag i denne artikel.

Marskøretøjet kører rundt i et gigantisk krater fra et forhistorisk meteornedslag på Mars – det såkaldte Jezero-krater. Jezero-krateret er gennem tiden blevet fyldt op med materiale, og tidligere mente forskerne altså, at dette materiale var sedimenter.

»Det, som ofte afslører, at der er tale om sedimenter, er, at man kan se aflejringer ovenpå hinanden – de ligger i lag. Det kunne man også se på kraterbunden, og det fik selvfølgelig hele forskerteamet til at tænke, at vi havde at gøre med et krater, som var blevet fyldt op med sedimenter,« fortæller David og fortsætter:

»Og når først man er blevet overbevist om én ting, kan det være svært at ændre. Men efterhånden, som vi fik flere og flere resultater fra PIXL, blev vores kolleger fra andre teams på missionen endelig overbeviste.«

Hvor kommer lavaen fra?

Hvis krateret er fyldt op med gammel lava, rejser det naturligvis et vigtigt spørgsmål: Hvor kommer det fra?

Man ved, at der tidligere har været heftig vulkansk aktivitet på Mars, og Solsystemets største vulkan findes på planeten – dog langt borte fra Jezero-krateret.

Forskerne bag studiet tvivler da også på, at lavaen i krateret stammer fra en gammel, udslukt vulkan. Særlige mineraler i stenen peger nemlig på, at der ikke er sket en relativt hurtig afkøling af lavaen, sådan som man ville forvente ved et vulkanudbrud, lyder det. Samtidig indikerer satellitfotos, at lavamaterialet er spredt over et gigantisk område på mere end 70.000 kvadratkilometer.

»Det er et område, som er næsten dobbelt så stort som Danmark, og det befinder sig både inden for krateret og udenfor krateret. For at være helt ærlig ved vi ikke, hvordan lavaen er kommet ind i krateret, og vi ved heller ikke, hvor lavaen stammer fra,« siger David Arge Klevang Pedersen.

\ Læs mere

Vild med vulkaner? Så tjek lige dem her på Mars, Månen og Venus

Meteornedslag?

Lava kan godt blive skabt, når der eksempelvis sker et meteornedslag, som skaber en kraftig varme, der smelter sten.

Men forskerne tvivler også på, at det er et meteornedslag, som har skabt det gamle lavamateriale.

»Vi kan se, at der er mange lag. Det tyder på, at det ikke er en enkelt event, som har smeltet stenene. Det er noget, som er sket gentagne gange, så vi har fået den lagdelte struktur, vi kan se på overfladen af krateret,« forklarer David Arge Klevang Pedersen.

Han tilføjer, at Mars heller ikke har samme pladetektonik som Jorden, og dermed er det heller ikke sandsynligt, at pladetektonik er årsag til, at lavaen har fundet vej op til overfladen.

Langsomt nedkølet

Forskerne bag studiet hælder mest af alt til en teori om, at lavaen stammer fra undergrunden af Mars. Når lava befinder sig i undergrunden, hedder det mere retteligt magma, og forskerne tror, at magmaen for meget længe siden er blevet langsomt nedkølet i undergrunden. Først senere er den størknede magma kommet op til overfladen, efterhånden som overfladen er eroderet, lyder teorien.

»Typen af sten, som vi har opdaget, findes typisk i langsomt nedkølede sten. Så det kan måske fortælle os noget om Mars’ skorpe og kappe for milliarder af år siden,« siger studiets førsteforfatter, Yang Liu fra NASA’s Jet Propulsion Labaratory, til Videnskab.dk.

Hun understreger dog, at spørgsmålet om, hvor lavaen eller magmaen stammer fra, stadig er åbent og bliver efterforsket.

PIXL’s danske øje

Men hvordan kan forskerne overhovedet vide, at der er tale om gammel lava eller magma?

Det er netop her, at instrumentet PIXL kommer ind i billedet. PIXL sidder for enden af en robotarm på Perseverance og modsat mange andre instrumenter på køretøjet har PIXL til opgave at zoome helt ind på de mindste detaljer i stenene på Mars.

»PIXL’s øje – det optiske system – er blevet bygget og designet af danske forskere. Det optiske system bruger LED-lys, kameraer og lasere til at guide PIXL’s skanning af målet på stenen,« forklarer Yang Liu.

Sådan gør PIXL

Skanningen foregår ved, at PIXL-instrumentet udsender røntgenstråler, og dermed kan det måle, hvilke grundstoffer der er til stede i stenen – en metode kendt som røntgenfluorescens. Én skanning indeholder tusinder af målinger, og sammenholdt med målingerne fra det danske kamerasystem kan forskerne få indblik i sammensætningen af forskellige krystaller i stenen.

»Med PIXL kan vi se de enkelte krystaller, som stenen er bygget op med. Og den sammensætning af krystaller, vi finder, kan ikke være sedimenter. Krystallerne er for store, og typen svarer heller ikke til sedimenter. Det kan kun være lava,« siger David Arge Klevang Pedersen.

Geolog Rasmus Andreasen fra Aarhus Universitet bekræfter også, at »det er tydeligt med den mineralsammensætning og krystalstørrelse,« at der er tale om gammel magma eller lava.

Olivin er vigtig

Forskerne finder særligt et mineral, kaldet olivin, som også kendes fra bjergarter på Jorden. Disse olivin-mineraler måler omkring 1-3 millimeter, hvilket ifølge Yang Liu er meget større, end hvad man ville forvente, hvis olivin-mineralet blev skabt under hurtigt afkølet lava på planetens overflade – sådan som man eksempelvis ville se det ved et vulkanudbrud.

»Disse store krystalstørrelser og deres ensartede sammensætning i en specifik stentekstur kræver et meget langsomt afkølende miljø. Så højst sandsynligt gik dette magma i Jezero ikke i udbrud på overfladen,« siger Yang Liu.

Nu tænker du måske: Kan det ikke være ligegyldigt, om Perseverance kører rundt på overfladen af sedimenter eller gamle smeltede sten?

Derfor er det vigtigt

»For den almindelige dansker betyder det måske ikke det store, men for forskningen på Mars har det stor betydning. Dels kan de her lava-sten fortælle noget om alderen på selve krateret, og dels kan de fortælle om miljøet, som har eksisteret engang, og om der eksempelvis har været muligheder for liv,« fortæller David Arge Klevang Pedersen.

Samtidig med det nye studie i Science bliver tre andre Mars 2020-studier også offentliggjort, hvoraf det ene netop afslører, at der har været vand i krateret – og potentielt også betingelser for liv. Det kan du læse mere om i en artikel her på Videnskab.dk i morgen.

\ Læs mere

360-graders panorama: Se dig omkring fra Perseverances position, mens Mars-brisen rammer dine ører

\ Læs mere

Sådan skal NASA's rumsonde Perseverance udforske Mars