24. února 2021
Když ve čtvrtek večer 18.2. po sedmi minutách hrůzy přišlo potvrzení o přistání roveru Perseverance (Vytrvalost), spadl příslovečný kámen ze srdce nejenom všem v řídícím sále a těm, kteří se na stavbě sondy podíleli, ale i jistě všem fandům kosmonautiky po celém světě. Přistání tunového vozítka na jiné planetě jistě nesledujeme každý den a v mnoha ohledech máme před sebou vrchol současné techniky. Přistáním ale dobrodružství teprve začalo. Pojízdná laboratoř, kterou rover je, se bude pohybovat pradávnou jezerní krajinou, zamrzlou v čase po dobu několika miliard let. Nikde na Zemi nemůžeme sledovat povrch, který by oplýval byť jen desetinou takového stáří. V mnoha ohledech tak putujeme na stroji času a můžeme spatřit krajinu, jakou oplývala i naše planeta, když byla ještě mladá.
Geomorfologická mapa kráteru Jezero, na které jsou krásně patrné všechny tvary vzniklé působením tekoucí vody. Na západě vidíme hlavní deltu, kterou bude studovat mise Perseverance. Na severu vidíme druhý deltový systém, který prořízl kaňon řeky. Oba říční systémy (řeky Neretva a Sava), které delty vytvořily, meandrují v severozápadním rohu snímku. Kráter byl odvodňován řekou Pliva, jejíž údolí je patrné na severovýchodním okraji kráteru. Povšimněte si, že údolí je výškově na úrovni dna kráteru. Za to může postupná eroze okraje kráteru řekou, takže jezeru postupně klesala hladina. Díky tomu mohla řeka tvořící severní deltu vytvořit údolí vedoucí skrz ní.
Credit: NASA/Tim Goudge (Goudge et al. 2015).
O tom, že na Marsu v minulosti tekla voda a dokonce se zde nacházely oceány, již víme delší dobu. Stopy řek a ložiska hydratovaných minerálů odhalil již dálkový průzkum z oběžné dráhy, definitivně potvrdil sedimenty tekoucí vody výzkum roveru Curiosity v kráteru Gale.
Kráter Jezero se nachází na západním okraje impaktní struktury Isidis a má průměr přibližně 50 km. Vyplněn je jezerními sedimenty a na západním a severním okraji se dochovaly rozsáhlé říční delty. Patrné jsou i říční údolí, kterými voda do kráteru přitékala a kterým z kráteru mizela pryč. Sedimentární záznam je řazen do noachianu, období starého 4,1 až 3,7 miliardy let (patrně odpovídá epizodě pozdního silného bombardování). Jezera z tohoto období známe z několika míst a patří k nim podle všeho i kráter Gale známý díky misi Curiosity. Již v této době byla severní polokoule Marsu položená v průměru o 5 km níže, než jižní. Voda tekoucí tehdejšími řekami směřovala k severu a v rozsáhlé pánvi nejspíše vytvořila Severní oceán (oceanus Borealis). Jeho existenci ale nemůžeme doložit, protože jeho geomorfologické stopy jsou buď nevýrazné, nebo setřené mladšími ději. A tady se dostáváme k základnímu problému geologického průzkumu na Marsu.
Umělecká rekonstrukce podoby kráteru Jezero v době existence jezera před několika miliardami let.
Credit: NASA/JPL-Caltech.
Až na výjimky (rovery Spirit, Oportunity, Curiosity, případně statické landery) můžeme provádět geologický průzkum jenom na dálku, z oběžné dráhy. Jedná se o kombinaci různých postupů dálkového průzkumu kombinujících metody analýzy morfologie terénu a spektroskopické analýzy. Na horniny si tak nemůžeme „sáhnout“ – nemůžeme ani studovat mikrostrukturu a i možnost poznání chemického složení je velmi omezená (všimtěte si popisky v obrázku 3, stejný signál vykazuje jak olivín, tak na železo bohaté uhličitany, jejich geneze je ale naprosto odlišná, olivín se s tekoucí vodou de facto vylučuje). Všechny doposud získané informace tak bude kontaktní průzkum roveru Perseverance doplňovat a upřesňovat (a doufejme, že je i překoná).
Do tohoto zobrazení kráteru byly přidány nepravé barvy na základě spektrální analýzy dat přístroje CRISM a CTX. Zelená barva odpovídá vápenatým karbonátům, červená pak spektru olivínu nebo železitých karbonátů (ty jsou v tomto kontextu mnohem pravděpodobnější). Všimněte si rozsáhlé zelené plochy v místě mělké části na okraji jezerní plochy na severozápadě. Zde můžeme čekat mělkovodní karbonáty a v podmínkách vznikajícího života by právě zde mohly existovat stromatolity, doslova svatý grál marsovské geologie.
Credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL/Purdue/USGS (Horgan et al. 2020).
Při plánování mise proběhlo již několik detailních mapovacích analytických kampaní, z nichž poslední a nejpodrobnější publikoval loni tým vedený Kathryn M. Stack z JPL. Využívá fotogrammetrické mapy z kamery HIRISE o rozlišení 25 cm na pixel a digitální model terénu vytvořený na základě snímků stejného přístroje s rozlišením 1 m. Na jejich základě vznikla zatím nejpodrobnější geologická mapa západní delty. Dnes si představíme tři geologické jednotky, které se nacházejí v místě přistání a budeme je tak moci studovat v nejbližší době.
Rover přistál v jednotce označené Cf-fr, kterou místy pokrývá povrchový pokryv Us (na geologické mapě je tato oblast označená světle zelenou barvou). V těsné blízkosti se nachází jednotka označená jako Cf-f-1 (světle modrá barva).
Jednotka Cf-fr – Crater floor fractured rough – Dno kráteru silně rozlámané
Je frakturací silně postižená jednotka, která nejvíce odráží strukturu dna kráteru postiženého impaktním šokem. Fraktury dosahují délek od metru až po stovky metrů. V minulosti byla tato jednotka vysvětlována jako bazaltové dno kráteru postižené impaktem. Výzkumy v kráteru ale ukázaly, že vysokého stupně litifikace (zpevnění) mohou na Marsu dosahovat i sedimenty. Je možné, že se jedná o sedimentární výplň kráteru a fraktury jsou výsledkem postsedimentárních procesů (dehydratace, smršťování chladnutím).
Další zobrazení spektrálních charakteristik na základě dat přístroje CRISM. Tentokrát jsou zvýrazněny jílové minerály, které ke svému vzniku potřebují vodu.
Credit NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown University.
O charakteru zdejších hornin můžeme již něco zjistit z prvních fotografií z místa přistání. Ty ukazují světlé porézní balvany. Podobné horniny byly nalezeny již v kráteru Gale a jedná se o jemnozrnné sedimenty. Pórovitost je zde patrně důsledkem selektivního zvětrávání různě odolných partií horniny. Uvidíme, co ukáže chemická analýza laserovou ablací. Jako kalibrační cíl pro první analýzy jsou tyto horniny jistě vhodným kandidátem.
Jednotka Cf-f-1 – Crater floor fractured 1 – Dno kráteru rozlámané 1
Je jednotka dna kráteru vystupující pod elevací -2530 m. Nachází se nedaleko od místa přistání západním směrem. Je složená ze světlejší horniny podloží fragmentovaného do polygonů o metrových rozměrech. Fraktury vyplňuje tmavší materiál. Není možné určit stratigrafický vztah k jednotce Cf-fr, ale zdá se, že leží pod ní. Tato oblast vykazuje ve spektru výraznou křivku olivínu, přičemž olivín nemůže existovat ve vodním prostředí (je nestabilní a velice rychle se rozpadá). Na základě toho bylo navrženo mnoho různých interpretací od lávových proudů, přes magmatickou intruzi až po spad sopečného popela. V blízkosti však žádnou sopku nenajdeme, a tak je přímý vulkanický původ nepravděpodobný. Práce Stack et al. 2020 se přiklání k původu ve formě sopečného popela. Podle mého názoru je možné ještě jedno, mnohem jednodušší vysvětlení. Práce Horgana et al. 2020 uvádí, že olivínový signál je velmi podobný signálu železitých uhličitanů. Ty by se mohly na dně jezera snadno usadit. Řešení tohoto problému se jistě dozvíme velice brzy, tato jednotka bude asi prvním cílem na cestě.
Pokryvná jednotka Us – Undifferentiated smooth – Nediferenciovaný hladký povrch
Geologická mapa oblasti přistání.
Credit Stack 2020.
Takto jsou označeny všechna místa, která nevykazují dostatek detailů, aby je bylo možné na základě orbitálních dat hodnotit. Jistě jde o povrchový nezpevněný pokryv. Může se jednat o akumulace sopečného popela, eolické sedimenty, reziduální písky a štěrky nebo deflační dlažby. Jejich charakter odhalí až kontaktní průzkum roveru.
Rozřešení záhady původu hornin dna kráteru přinesou příští týdny. Dozvíme se také, kam dál se rover vydá. A vlastní deltu si představíme příště. Je na co se těšit, máme před sebou rozsáhlou strukturu vznikající převážně pod vodní hladinou, která jistě nese informace o minulém klimatu a může uchovávat ještě mnohem zásadnější tajemství.
Článek má pokračování.
Zdroje:
Horgan, H. M. B. et al. 2020: The mineral diversity of Jezero crater: Evidence for possible lacustrine carbonates on Mars, Icarus 339 (2020) 113526.
Stack, K. M. et al. 2020: Photogeologic Map of the Perseverance Rover Field Site in Jezero Crater Constructed by the Mars 2020 Science Team, Space Sci Rev (2020) 216:127.
NASA/JPL/Wikipedia
Rubrika 
Štítky: 
Nahrávání ...
Chybí mě informace jak Perseverance pokračuje, jak se vše povedlo zprovoznit a nějaké lepší panoramy. Snad bude brzo další článek.
Taky mě chybí informace jak je na tom curiosity.
Vede si dobře. Viz náš článek starý sotva měsíc.
Díky za upozornění. Dobrý článek. Nedávno jsem ještě o kosmonautixu nevěděl.
Aktuálně se třeba testoval pohyb robotické paže.
Po technické stránce je rover zatím oživován a testován, na začátku jej aké čeká testování vrtulníku, věda bude nabíhat postupně
k pokračování geologie se dostanu snad během týdne
Díky za info.
Na co bychom se ještě měli těšit ohledně perseverance????
První jízda, postupné zkoumání okolí, analýza materiálů, odběr vzorků, let Ingenuity … a tak dále. Ta mise sotva začíná, má všechno před sebou.
Hlavně na průzkum sedimentů pradávného jezera, které vznikaly v podmínkách které mohly hostit primitivní život
už Curiosity přinesl výsledky, které mohou stopy života naznačovat
Dik za perfektni clanek – jen vic takovych na kosmonautix.cz!
Děkuji za parádní článek! Jako fanoušek kosmonautiky a zároveň geologických procesů jsem hltal každé slovo a těším se na pokračování! Skromný dotaz: Existuje pro vědu zabývající se geologií Marsu speciální označení? Nebo jen „geologie Marsu“? Trochu se peru s „geo-“ když je řeč o jiné planetě 🙂
Jasně, byla by to areologie, ale nepoužívá se to. Běžě se používá planetární geologie, přičemž Mars je ještě v pohodě, ten je Zemi podobný, ale co taková Europa, Titan, to je teprv legrace.
Super článek, Petře!!
K té umělecké rekonstrukci – byly všechny (většina) hornin v té době na Marsu už v tomto „zoxidovaném“ stavu? Nestalo se to až později? Dokázal by na to někdo odpovědět. Hrozně by mě zajímalo, jestli to byl náhlý proces (něco jako na Zemi, kdy to poměrně náhlé . Great Oxidation Event), nebo jestli to fungovalo pozvolně…
To je něco, co by mě taky zajímalo. Na zemi je to čistě biologická záležitost.
Jak je to na Marsu, kde se vzalo takové množství kyslíku na zoxidování takového množství železa?
Kdoví, možná máme důkaz existence života na Marsu před očima a ani si to neuvědomujeme. Já si myslím, že to tak asi bude.
Přesně to mě právě taky vrtá hlavou. Jestli to nemá spojitost s případným mikrobiálním životem :-).
Já teda už pár let žiju v domnění (na základě tohoto článku: https://www.nature.com/articles/s41467-018-05291-5 ), že to není zas až takové množství zoxidovaného železa. Ten článek v Nature říká, že zdrojem téměř veškerého prachu na Marsu je jedna poměrně malá oblast.
A ostatně každý impakt na povrch odfoukne tu povrchovou vrstvičku zoxidovaného prachu a pod ní se objeví nezoxidovaný povrch.
Díky moc za odkaz, pročtu se tím detailně
ona ta oblast není tak malá, jak se zdá, v minulosti mohla dosahovat 50% rozlohy kontinentálního USA, což je v podmínkách Marsu velká plocha
podmínky pro život na Marsu mohly existovat relativně krátce a dávno, v posledních 3 miliardách let, kdy byla oblast MFF erodována už ne, to co mě zaráží je přítomnost kyslíku a oxidace u těch starých akvatických sedimentů
Je to tak, pánev Isidis je obrovská, mohla být už součástí severního oceánu
Sakryš! Zase jsem se nechal nachytat a odpověděl na off-topic. Rychle zpět k tématu článku. Možná nejsem jediný, komu připadá pánev Isidis Basin (úvodní obrázek článku) vizuálně podobná samotnému kráteru Jezero. Pochopitelně až na to, že je 20x větší. Na těch obrázcích je i několik menších kráterů, jejichž poloha skoro sedí. Možná to i někoho zmátlo. Ale opravdu, je to tak, že na prvním obrázku v článku je Jezero jen nepatrná tečka, označená šipkou. Což není chyba autora. Na webu prostě nejsou obrázky Isidis Basin v takovém rozlišení, že by tam šlo Jezero bezpečně rozeznat. No, na Marsu je to samý kráter. Velký, v něm menší. V něm ještě menší, a ještě jeden. Taková fraktální geometrie.
Jak vlastně zainteresovaní amíci nakládají s názvem Jezero? Jsou si vědomi, že je toto slovo slovanského původu, nebo to przní podobně jako latinu? 🙂
Vyslovují to +/- jako Džezerou.
A vědí, že slovo má význam jezero, je to i na anglické wikipedii
Koukám na dokument o Perseverance na National Geographic v češtině. Český komentář se drží formátu „kráter džezero“.
To je bohužel trochu nectnost rychlopřekladů na zoomu, s tímhle si nedělají hlavu. A samozřejmě vědecká angličtina by měla ctít správnou výslovnost jak latiny, tak jiných jazyků. Holt se to ne vždy daří.
Přidám jednu geologickou legrácku. Jeden ze stupňů siluru dostal mezinárodní označení přídolí podle lokality v krasu. Je asi jasné, jaký tohle dělá všem cizincům problém.
Vtip je v tom, že to označení navrhl jeden švédský geolog jako pomstu všem kolegům.
Až jednou(snad za našich životů) pošleme lidi na Mars šlo by předtím provést jen oblet a návrat stejně jako okolo Měsíce po dráze volného návratu, nebo je Mars moc daleko? Díky. Omlouvám se za OT otázku.
To by nešlo. Měsíc totiž obíhá kolem země, kdežto Mars obíhá kolem Slunce – stejně jako Země. Volný návrat tedy není možný. Odlet od Marsu musí přijít několik měsíců po příletu.
Řeší se to tady:
https://en.wikipedia.org/wiki/Mars_cycler
Jde to za asistence Venuše, ale je to tuším delší, než počkat u Marsu.
Jako jo, ale to už je trochu něco jiného. Ono dovedeno do důsledku, tak z téměř jakékoliv dráhy se po čase (třeba i miliony let) dá vrátit na Zemi. 🙂
To jo, rozumíme v rozumném čase, jsou to tuším dva roky.
Plně chápu. Já jsem prostě bral čistou dráhu volného návratu bezu asistence jakéhokoliv tělesa.
Odpovězeno už bylo, jen doplním že si moc neumím představit, co by se muselo stát, aby toto bylo nutné. Například selhání všech 6ti motorů Starship… únik veškerého paliva… v druhém případě stejně nejde na Zemi přistát, a ani provést gravitační zachycení.
Pak je ještě otázka návratové rychlosti na Zemi, která bude vysoká, nevím zda vůbec bude možný vstup do atmosféry bez motorického přibrždění. Pokud ano, potom pod velmi ostrým úhlem a s velmi přesným navedením.
Jinak podotýkám, že jsou i jiné možnosti. Plně natankovaná Starship (na LEO) disponuje zrychlením přes 7 km/s, na cestu k Marsu spotřebuje jen polovinu. Má tedy dost paliva na gravitační zachycení, i na návrat. Návrat se pak může načasovat na další okno. Nejde o úplně nouzový scénář, ale je to myslím zajímavé, protože ze Starship by se mohl provést výsadek nějakým malým landerem (který bude NASA asi považovat za bezpečnější), nebo by se odtud mohli online ovládat roboti, a ti by za téměř dva roky mohli na Marsu udělat hodně práce.
On k Marsu nemusí letět jen Starship…
Musk však plánuje u důvodů snížení radiačního a jiného zatížení posádky využít delta v plně natankovaného Starshipu ke zvýšení cestovní rychlosti a tím ke zkrácení trvání cesty na Mars na cca 90 dní. V tom případě pokud u Marsu nezabrzdí, tak jej dráha vynese až někde k Jupiteru.
Tuto informaci sice nemám, ale zato vím, že k Marsu lzde doletět za ideálních podmínek za 120 dní s delta v 3,5 km/s, a pak mi nedává smysl vyplácat ještě jednou tolik na zkrácení o 25 procent a riskovat ten vtipný výlet k Jupiteru. Jako racionálnější se mi jeví obětovat například 50 tun z nosnosti na stínění posádky. Nemyslím si ani, že zkrácení ze 120 na 90 dní udělá z Marsu turistickou destinaci.
Také děkuji za skvělý článek!!
Je to skvělí článek ALE jsem trochu pozadu tak vysvětlí mi někdo co je „říční delta,,.
Je to místo, kde řeka vtéká do jezera či moře a díky tomu tam vzniká specifické těleso sedimentů, jeho tvar a způsob vzniku popíšu příště.
Tož abychom ušetřili Petrovi Šídovi práci:
https://cs.wikipedia.org/wiki/Říční_delta
Díky za parádní článek! Už teď se těším na pokračování.