Georadar ombord på NASA:s rover avslöjar dolda flodsystem under Jezero-kratern

Långt under Mars röda, till synes livlösa yta döljer sig spår från en svunnen epok präglad av floder och sediment. Instrument på NASA:s rover visar att vattenaktivitet kring Jezero-kratern började mycket tidigare och varade betydligt längre än vad tidigare ytobservationer antytt.

En georadar på rovern har upptäckt gömda flodsedimentstrukturer under kratern, vilket skriver om hela vattenhistorien för denna plats — tusentals miljoner år bakåt i tiden.

Vad Perseverance bekräftade efter landningen i Jezero-kratern

Forskare från Perseverance-uppdraget har presenterat belägg för att vattensystem i kratern fungerade redan under den tidiga Noachian-perioden, det vill säga för 3,7 till 4,1 miljarder år sedan. Det tidigare kända deltat vid kraterns västra kant tillhör en yngre episod.

Efter landningen i februari 2021 bekräftade rovern dessa antaganden. Spektrometrar registrerade karbonater i kraterbotten — mineral som är typiska för avlagringar bildade i närvaro av vatten. Högupplösta kameror fångade den fina strukturen hos sediment direkt i deltat vid Jezeros västra strand.

Nyare resultat från georadarn ombord på Perseverance tyder dock på att vattenhistorien för denna plats började långt tidigare och hade fler faser än vad synliga bergarter på ytan antydde.

Så ger georadarn en inblick under Mars yta

För att se djupare utrustade NASA:s ingenjörer Perseverance med ett instrument välkänt från geofysiska, bygg- och arkeologiska arbeten på jorden: en georadar som tränger ner i undergrunden. Denna typ av utrustning skannar normalt fundament, vägbankar och arkeologiska utgrävningsplatser utan behov av borrning och grävning.

Principen är förvånansvärt enkel. En antenn sänder ut korta pulser av elektromagnetiska vågor med hög frekvens ner i marken. Dessa vågor färdas genom bergarter och sediment och reflekteras delvis vid gränsskikt mellan lager med olika egenskaper. Mottagaren registrerar signalens återkomsttid, vilket gör det möjligt att rekonstruera djupet och formen hos enskilda strukturer under ytan.

Perseverances georadar belyser de underjordiska lagren i Jezero-kratern ner till ett djup på cirka 35 meter och skapar något som liknar ett tvärsnitt av en svunnen sjöbotten. Enligt experter från NASA ger detta instrument ett helt nytt perspektiv på områdets geologiska historia.

Dolda kanaler och sediment avslöjar gamla floder under Jezero

Under körningar i den yttre delen av Jezero-kratern skapade georadarn linjära tvärsnitt under ytan längs rovernens rutt. Analysen av dessa tvärsnitt avslöjade en överraskande komplex sedimentstruktur ner till ett djup på cirka 35 meter.

De upptäckta strukturerna omfattar:

Lager arrangerade i svag vinkel, vilket antyder tidigare sluttningar av undervattens sedimentflikar
Karaktäristiska linsformade former tolkade som sandiga fyllningar av gamla flodbäddar
Skiftande paket av finkorniga och grovkorniga sediment, typiska för system med varierande vattenflöde
Omfattande skiktade strukturer som vittnar om långvarig sedimentering
Tecken på slingrande vattendrag som ändrade riktning under geologisk tid
Sedimentära mönster motsvarande jordiska delta- och alluviala system

Forskarna överväger flera scenarier: ett system av slingrande floder, en sedimentkägla som sprider sig vid mynningen av en gammal dal, eller ett förgrenat flodnätverk. I vart och ett av dessa fall måste vatten ha flödat tillräckligt länge för att bygga upp stora, tjocka sedimentpaket — synliga idag som omfattande strukturer under den tidigare sjöbottnen.

Geologisk datering skjuter vattenhistorien hundratals miljoner år bakåt

I Mars geologiska tidsskala skiljer forskare mellan flera epoker. Det synliga deltat i den västra delen av Jezero tillhör en yngre episod — alltså slutet av Noachian-perioden och början av Hesperian.

De strukturer som georadarn har identifierat i undergrunden pekar däremot på ett aktivt flodsystem redan under den tidiga Noachian. Det skjuter början på den våta fasen i denna region hundratals miljoner år bakåt. Enligt forskare från University of California och Norwegian University of Science and Technology är detta ett avgörande skifte i förståelsen av Mars klimat.

Ju tidigare och ju längre vatten fanns kvar i Jezero-kratern, desto bredare är tidsfönstret för de processer som på jorden ledde till uppkomsten av mikrobiologiskt liv. Om floder verkligen var aktiva i kratern under en lång geologisk period kan deras sediment ha förseglade spår av eventuella mikroorganismer — precis som flod- och deltasandsten på jorden ofta innehåller fossiler eller kemiska signaturer från svunna biosfärer.

Varför det var nödvändigt att titta under den röda planetens yta

På Mars har vinderosion genom miljarder år eroderat en del av bergarterna, men många ligger fortfarande gömda. Från omloppsbanan ser man bara det översta lagret — som ett tunt bokpärm. De mest intressanta kapitlen är dock gömda djupare ner. Georadarn gör det möjligt att kartlägga denna dolda geologi utan användning av borrverktyg.

Det är snabbare och långt säkrare än blinda serieborrningar. Med en sådan underjordisk tomografi kan forskare avgöra vilka platser som lämpar sig bäst för uttag av bergkärnor till framtida transport till jorden. Mars Sample Return-programmet planerar att returnera prover under det närmaste decenniet.

Framgången med instrumentet på Perseverance har också konstruktionsmässiga konsekvenser. Det visar att lätta georadarer är värda att inkludera i framtida uppdrag — inte bara till Mars, utan även till andra himlakroppar i solsystemet: månen, Jupiters månar eller asteroider.

Vad de nya upptäckterna betyder för jakten på liv på Mars

Ju längre vatten fanns kvar på en plats, desto större är chansen att en stabil miljö uppstod som stödde organisk kemi och potentiella mikroorganismer. Jezero-kratern intar nu en ännu mer framträdande plats i detta scenario än tidigare. Om flodsediment verkligen avsatte material under en lång geologisk period blir de ett prioriterat mål i jakten på biosignaturer.

Forskare från NASA och European Space Agency planerar framtida uppdrag riktade mot just de djupare lagren. Georadarn har levererat en karta över var borrning lovar högst vetenskaplig utdelning. Enligt experter från Jet Propulsion Laboratory i Pasadena är detta ett genombrott i vår förståelse av Mars beboelighet.

För att ge en känsla av situationen i Jezero-kratern kan man dra på exempel från jorden. Stora deltan som Nilen eller Mississippi består av många skiktade faser. En flod ändrar då och då sitt huvudfåra, skär av gamla armar och bygger upp nya sedimentkäglor. Uppifrån ser man ett nuvarande utlopp — men under det gömmer sig arkiv från svunna flödesfaser. Exakt ett sådant gömt landskap fångade georadarn på Mars, bara flera miljarder år äldre.