Varför en forntida flodkanal på Mars bär på ledtrådarna till utomjordiskt liv

Längs den kuperade övergångszon som skiljer Mars kraterfyllda södra högland från de släta norra lågländerna ligger ett av solsystemets mest gåtfulla ärr. Mawrth Vallis, uppkallad efter det kymriska ordet för Mars, är en forntida utströmningskanal som sträcker sig cirka 636 kilometer över Oxia Palus-fyrkanten. Till skillnad från typiska torra floddalar som formats av långsam, stadig nederbörd, grävdes Mawrth Vallis fram för över 3,7 miljarder år sedan av katastrofala vattenflöden som slet genom Marsskorpan med våldsam kraft. I dag blottar ravinens eroderade väggar och platåer ett synligt stratigrafiskt bibliotek som planetgeologer betraktar som det främsta fönstret mot den röda planetens vattenrika historia.

Klyftans skala saknar jordiska motsvarigheter. Genom att sjunka upp till två kilometer under den omgivande marsianska referensytan skär dalen genom uråldrig noachisk terräng – en epok då Mars hade ett aktivt hydrologiskt kretslopp, en tätare atmosfär och möjligen ett vidsträckt norra hav. Spektrometrar i omloppsbana, däribland CRISM-instrumentet ombord på NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter och OMEGA på Europeiska rymdorganisationens Mars Express, riktade världens blickar mot denna ödsliga dalgång i mitten av 2000-talet. I stället för enformig vulkanisk basalt upptäckte instrumenten en anmärkningsvärd rikedom av fyllosilikat, eller lermineral, som täcker hundratals kvadratkilometer.

Dessa lerskikt representerar en vertikal tidslinje över föränderliga geokemiska miljöer. I botten av lagerföljden ligger ett tjockt, mörkt skikt berikat med järn- och magnesiumrika smektitleror, främst nontronit. Dessa mineral bildas vanligtvis i neutrala till alkaliska vatten där flytande vatten under långa perioder reagerar med basaltisk berggrund i hydrotermiska underjordiska miljöer eller stillastående vattensamlingar. Ovanpå denna grund vilar ett mellanlager av aluminiumrika leror, däribland montmorillonit och kaolinit, toppat av hydratiserad kiseldioxid.

Denna tydliga skiktning dokumenterar en dramatisk förändring i Mars klimat. Övergången från järn-magnesiumsmektiter till aluminiumrik kaolinit tyder på kraftig urlakning från surt eller vittrat ytvatten när planeten kyldes ned och torkade ut under övergången från noachisk till hesperisk tid. Överst i den sedimentära lagerföljden bildades ett mörkt, motståndskraftigt täcke av vulkanisk berggrund, vilket skyddade dessa ömtåliga leravlagringar från vindnötning och kosmisk strålning under årmiljarderna.

För astrobiologer är fyllosilikat mer eftertraktade än alla andra marsianska bergarter, eftersom lera har en enastående förmåga att bevara organiska molekyler och mikrofossil. På jorden kapslar finkorniga lermineral in biomolekyler mellan mikroskopiska mineralflak och skyddar dem mot oxidation och nedbrytning över geologiska tidsrymder. Eftersom Mawrth Vallis har blottat hundratals meter orörda lerskikt utan den förstörande metamorfos som förekommer på tektoniskt aktiva planeter, blev dalen en av de ledande kandidaterna för robotlandningar.

Under urvalsprocessen för NASA:s rover Curiosity tog sig Mawrth Vallis till de fyra slutgiltiga kandidaterna innan den fick ge vika för Galekratern på grund av teknisk osäkerhet kring ojämn terräng och radaråterspegling. Åratal senare placerades den åter på listan för ExoMars-rovern Rosalind Franklin, men fick slutligen ge plats åt närliggande Oxia Planum. Trots att dalen ännu inte har utforskats på marken förblir Mawrth Vallis ett högprioriterat mål för framtida provtagningsuppdrag och bemannade rymdresor. Den enorma tjockleken på de hydratiserade skikten garanterar att denna frusna kanal förblir central i sökandet efter svaret på om liv någonsin uppstod bortom jorden.