Джон П. Гротцингер

Фотография Джона П. Гротцингера

Джон П. Гротцингер — Флетчера Джонса профессор геологии в Калифорнийском технологическом институте и заведующий отделом геологических и планетарных наук. Его работы в первую очередь посвящены химическим и физическим взаимодействиям между жизнью и окружающей средой. Помимо биогеологических исследований, проводимых на Земле, Гротцингер также активно занимается исследованиями геологии Марса и внес вклад в НАСА Программу исследования Марса .

Академическая история

• Бакалавр наук, Хобартский колледж , 1979 г.
• Магистр наук, Университет Монтаны , 1981 г.
• Доктор философии, Политехнический институт и Государственный университет Вирджинии , 1985 г.
• Постдок, Колумбийский университет , 1985–1987 годы.
• Профессор Массачусетского технологического института , 1987–2005 гг.
• Профессор Джонса, Калифорнийский технологический институт , 2005 – настоящее время.

Исследования на Марсе

Джон Гротцингер участвует в нескольких планетарных миссиях. Он был научным сотрудником миссии марсохода Curiosity в Марсианской научной лаборатории (MSL), научным сотрудником миссии Mars Exploration Rover (MER) и научным сотрудником камеры научного эксперимента высокого разрешения (HiRISE) на борту Mars Reconnaissance Orbiter. (ТОиР).

Гротцингер внес значительный вклад в понимание ранней экологической истории Марса, сохранившейся в его летописях осадочных пород. Давней целью экологических исследований Марса было понимание роли воды на протяжении всей его геологической истории. Наличие воды является показателем потенциальной обитаемости, а также ранее иных климатических условий. До исследований на месте марсоходами большинство исследований процессов, связанных с водой, было основано на орбитальном анализе геоморфических и спектроскопических атрибутов. Однако теперь мы можем напрямую изучить записи прошлых поверхностных процессов, включая роль воды, посредством седиментологических исследований стратиграфической летописи Марса. Многие процессы, происходящие на поверхности планеты, потенциально могут создать отложения осадочных пород. Осадочные породы могут дать подсказки, которые позволят реконструировать прошлые условия окружающей среды. Поэтому обнаружение переноса отложений водой и ветром в древних осадочных слоях важно, поскольку оно дает представление о прошлых климатических режимах и потенциальной обитаемости.

Марсоход Curiosity был запущен в субботу, 26 ноября 2011 года, на борту ракеты Atlas V-541 с мыса Канаверал, штат Флорида. Марсоход приземлился в кратере Гейла 5 августа 2012 года. Миссия Curiosity — определить обитаемость планеты, и он делает это с помощью набора сложных инструментов, включая камеры, спектрометры, датчики окружающей среды, инструменты для сбора проб и геохимические инструменты лабораторного качества.

«Кьюриосити» приземлился у подножия горы Шарп – центрального холма кратера Гейла – рядом с концом древнего аллювиального конуса, образовавшегося из отложений, переносимых ручьями с края кратера. В первый год своей миссии «Кьюриосити» обнаружил мелкозернистые осадочные породы базальтового состава, которые представляют собой древнее озеро и сохраняют свидетельства существования окружающей среды, подходящей для поддержания марсианской биосферы, основанной на хемолитоавтотрофии. Эта водная среда характеризовалась нейтральным pH, низкой соленостью и переменными окислительно-восстановительными состояниями как соединений железа, так и серы. C, H, N, O, S и P измерялись непосредственно как ключевые биогенные элементы. Окружающая среда, вероятно, имела минимальную продолжительность от сотен до десятков тысяч лет и могла существовать миллионы лет. Эти результаты подчеркивают биологическую жизнеспособность речной и озерной среды в постноахийской истории Марса.

Коэволюция ранней среды обитания и биосферы Земли

Гротцингер внес большой вклад в области геобиологии и палеонтологии. Начиная с 1993 года Гротцингер и его коллеги начали исследовательскую программу, направленную на понимание хронологии основных биологических и экологических событий, которые привели к ранней кембрийской радиации многоклеточных животных и, возможно, вызвали ее. Было показано, что так называемый кембрийский взрыв биоразнообразия произошел гораздо быстрее, чем предполагалось ранее. Это также могло произойти после вымирания более ранних организмов, которые были пионерами и экспериментировали с кальцификацией. Более поздние исследования последнего десятилетия были основаны на понимании соотношений изотопов углерода и серы в карбонатных отложениях эдиакарского возраста. В этой работе было высказано предположение, что вертикальная циркуляция океанской воды привела к насыщению кислородом глубин океана незадолго до конца протерозоя, что, возможно, также способствовало увеличению биоразнообразия в раннем кембрии.

Изотопное исследование углерода в Шураме — крупнейшее известное в истории Земли — стало предметом интенсивных исследований в Калифорнийском технологическом институте. Измерение соотношений изотопов углерода в древних карбонатных породах обеспечивает основную основу для определения потоков восстановленного и окисленного углерода на протяжении истории Земли. Распространенные по всему миру карбонатные породы среднего эдиакарского возраста (около 600–560 миллионов лет назад) фиксируют крупнейшее изменение изотопов углерода в истории Земли, что позволяет предположить резкую реорганизацию углеродного цикла Земли. Экскурсия в Шурам предшествует впечатляющим эволюционным событиям, включая появление крупных многоклеточных животных и возникновение биоминерализации у животных.

Объединив свой опыт в седиментологии и геобиологии, исследования Гротцингера строматолитов показывают, что они являются жизненно важными инструментами для понимания взаимодействия между древними микроорганизмами и окружающей их средой. Строматолиты представляют собой прикрепленные литифицированные осадочные структуры роста, аккреционные вдали от точки или ограниченной поверхности зарождения. Хотя обычно считается, что процесс аккреции является результатом улавливания осадка или деятельности микробных матов, вызывающей осаждение, лишь изредка свидетельства этого процесса сохраняются в докембрийских строматолитах. В исследованиях Гротцингера был применен процессный подход, ориентированный на деконволюцию замещающих текстур древних строматолитов. Сначала необходимо учитывать эффекты диагенетической рекристаллизации, а затем анализировать текстуры пластинок и выявлять возможные механизмы срастания. Гипотезы об аккреции можно проверить с помощью численного моделирования, основанного на современных процессах роста строматолитов. Применение этого подхода показало, что строматолиты первоначально формировались в основном в результате осаждения пластинок in situ в архейские и более ранние протерозойские времена, но что более молодые протерозойские строматолиты росли в основном за счет аккреции карбонатных отложений, скорее всего, в результате физического процесса захвата и связывания микробов. . Эта тенденция, скорее всего, отражает долгосрочную эволюцию земной среды, а не микробных сообществ.

В 2007 году Гротцингер получил медаль Чарльза Дулитла Уолкотта от Национальной академии наук.

Книги

Гротцингер, Дж. П. и Джеймс, Н. П., 2000, Карбонатная седиментация и диагенез в развивающемся докембрийском мире, Специальная публикация 67: SEPM (Общество осадочной геологии), Талса, Оклахома.

Пресс Ф., Сивер Р., Гротцингер Дж.П., Джордан Т.Д., 2003 г., «Понимание Земли», 4-е издание. Фриман, 567 стр.

Гротцингер Дж.П., Джордан Т.Х., Пресс Ф. и Сивер Р., 2006, «Понимание Земли», 5-е издание, Фримен, 579 стр.

Джордан, TH, и Гротцингер, JP, 2008, Essential Earth, 1-е издание, Freeman, 384 стр.

Гротцингер Дж. П. и Джордан, 2010 г., «Понимание Земли», 6-е издание, Фриман, 582 стр.

Джордан, TH, и Гротцингер, JP, 2011, Essential Earth, 2-е издание, Freeman, 391 стр.

Гротцингер, Дж.П., и Милликен, Р.Э. (ред.). 2012, Осадочная геология Марса, Специальная публикация 102: SEPM (Общество осадочной геологии), Талса, Оклахома.

Гротцингер Дж. П., Васавада А. и Рассел К. (редакторы), 2013 г., Миссия научной лаборатории Марса. Спрингер, Лондон, 763 стр.

Избранные статьи

Марс: Гротцингер, Дж. П. и еще 71 человек (2014 г.), Обитаемая речная и озерная среда в кратере Гейла, Марс. Наука, т. 343, DOI: 10.1126/science.1242777.

Гротцингер, Дж. П. (2014) Обитаемость, тафономия и поиск органического углерода на Марсе. Наука, т. 343, DOI:10.1126/science.1248097.

Фарли К.А., Мэлеспин К., Махаффи П., Гротцингер и 29 других (2014 г.), Радиометрическое датирование поверхности Марса и датирование возраста по экспозиции. Наука, т. 343, DOI: 10.1126/science.1247166.

Гротцингер, Дж.П., (2013), Анализ поверхностных материалов с помощью марсохода Curiosity, Science, 341, DOI: 10.1126/science.1244258.

Гротцингер Дж.П., Хейс А.Г., Лэмб М.П. и МакЛеннан С.М. (2013)Осадочные процессы на Земле, Марсе, Титане и Венере. В «Сравнительной климатологии планет земной группы» (С.Дж. Маквелл и др., ред.), стр. 439-472 Унив. Аризона, Тусон

Уильямс, RME, Гротцингер, Дж. П. и еще 35 человек (2013), Марсианские речные конгломераты в Гейл Тертер., 2013, Science 340, 1068-1072.

Гротцингер, Дж. П. и еще 25 человек, Миссия научной лаборатории Марса, 2013 г., и научное исследование. В: Гротцингер Дж. П., Васавада А. и Рассел К. (ред.) Миссия научной лаборатории Марса. Спрингер, Лондон, стр. 3–54. DOI 10.1007/s11214-012-9892-2

Гротцингер Дж. П. и Васавада А., 2012 г., Читая Красную планету. Scientific American, июль 2012 г., стр. 40-43.

Гротцингер Дж.П., Милликен Р.Э. 2012. Летопись осадочных пород Марса: распространение, происхождение и глобальная стратиграфия. В Grotzinger JP, Milliken RE (редакторы). Осадочная геология Марса, Специальная публикация 102: SEPM (Общество осадочной геологии), Талса, Оклахома. п. 1–48.

Гротцингер, Дж. П. и др., 2011, Осадочная геология Марса: ключевые концепции и нерешенные вопросы. Астробиология, т. 11, с. 77-87.

Милликен Р., Гротцингер Дж. и Томсон Б., 2010, Палеоклимат Марса по стратиграфическим данным в кратере Гейла. Письма о геофизических исследованиях, т. 37, L04201, doi:10.1029/2009GL041870

Мец, Дж. М., Гротцингер, Дж. П., Рубин, Д. М., Льюис, К. В., Сквайрс, С. В. и Белл III, Дж. Ф., 2009. Богатые сульфатами эоловые и влажные междюнные отложения, кратер Эребус, Плато Меридиани, Марс. Журнал осадочных исследований, 79, с. 247-264.

Гротцингер, Дж. П., 2009 г., Исследование Марса, сравнительная планетарная история и перспективы создания научной лаборатории Марса. Природа Геонауки, т. 2, с. 1-3.

МакЛеннан, С.М., Белл III, Дж.Ф., Кальвин, В., Гротцингер, Дж.П. и еще 28 человек, 2005 г., Происхождение и диагенез содержащей эвапорит формации Бернс, Меридиани Планум, Марс. Письма о Земле и планетарной науке, т. 240, 95–121.

Гротцингер, Дж. П. и еще 16 человек, 2005 г., Стратиграфия и седиментология от сухой до влажной эоловой системы осадконакопления, формация Бернс, Meridiani Planum, Марс: Earth and Planetary Science Letters, т. 240, стр. 11-72.

Сквайрс, С., Гротцингер, Дж. П., Белл, Дж. Ф. III, Кальвин, В. и еще 14 человек, 2004 г., In-situ доказательства существования водной среды на Плануме Меридиани, Марс. Наука, т. 306, с. 1709-1714.

Земля :Бергманн, К.Д., Гротцингер, Дж.П., и Фишер, В.В., 2013, Биологическое влияние на осаждение карбонатов морского дна. Палеос, т. 20, DOI: 10.2110/palo.2012.p12-088r

Ли С., Файк Д.А., Лав Г.Д., Сешнс А.Л., Гротцингер Дж.П., Суммонс Р.Э., Фишер В.В. (2013)Изотопы углерода и липидные биомаркеры из богатых органическими веществами фаций формации Шурам, Султанат Оман, Геобиология, doi: 10.1111/gbi. 12045.

Бонтогнали TRR, Сешнс А.Л., Олвуд А.С., Фишер В.В., Гротцингер Дж.П., Саммонс Р.Э., Эйлер Дж.М. (2012) Изотопы серы органического вещества, сохранившиеся в строматолитах возрастом 3,45 миллиарда лет, показывают микробный метаболизм, Труды Национальной академии наук, 109, 15146 -15151.

Уилсон, Дж. П., Гротцингер, Дж. П. и др., 2012, Отложения глубоководных врезанных долин на границе эдиакарского и кембрийского периода на юге Намибии содержат большое количество Treptichnus Pedum. Палеос, т. 27, с. 252-273.

Малуф, А.С., и Гротцингер, Дж.П., 2011, Голоценовый парасеквенс обмеления и подъема на северо-западе острова Андрос, Багамские острова. Седиментология, doi: 10.1111/j.1365-3091.2011.01313.x.

Баттерфилд, Нью-Джерси, и Гротцингер, JP, 2012, Палинология супергруппы Хукфа, Оман. Специальная публикация Лондонского геологического общества, т. 366, DOI: 10.1144/SP366.10.

Бристоу Т., Бонифаси М., Дерковски А., Эйлер Дж. и Гротцингер Дж. П., 2011, Гидротермальное происхождение изотопно-аномального покрывного доломитового цемента из Южного Китая. Природа, 474, 68-72.

Лав Г., Грожан Э., Сталвиес К., Фике Д., Гротцингер Дж. и еще 8, 2009 г., Ископаемые стероиды фиксируют появление Demospongiae в криогенный период. Природа, т. 457, с. 718-721.

Гротцингер Дж. П. и Миллер Р., 2008 г., Группа Нама. В книге Р. Миллера (ред.), Геология Намибии. Специальная публикация Геологического общества Намибии, том 2, с. 13-229 – 13-272.

Шредер, С. и Гротцингер, Дж. П., 2007, Свидетельства аноксии на границе эдиакарско-кембрийского периода: данные о редокс-чувствительных микроэлементах и ​​редкоземельных элементах в Омане. Журнал Лондонского геологического общества, т. 164, с. 175-187.

Файк Д.А., Гротцингер Дж.П., Пратт Л.М. и Саммонс Р.Э., 2006 г., Окисление Эдиакарского океана. Природа, т. 444, с. 744-747.

Гротцингер Дж. П., Адамс Э. и Шредер С., 2005, Микробно-метазойные рифы конечной протерозойской группы Нама (около 550–543 млн лет назад), Намибия. Геологический журнал, т. 142, с. 499-517.

Гротцингер Дж. П. и Нолл А. Х. 1999. Строматолиты: вехи эволюции или индикаторы состояния окружающей среды? Ежегодный обзор наук о Земле и планетах, т. 27, с. 313-358.

Гротцингер Дж. П., Уоттерс В. и Нолл А. Х., 2000, Кальцифицированные многоклеточные животные в тромболит -строматолитовых рифах конечной протерозойской группы Нама, Намибия. Палеобиология, т. 26, с. 334-359.

Самнер, Д.Ю. и Гротцингер, Дж.П., 1996. Была ли кинетика архейского осаждения карбоната кальция связана с концентрацией кислорода? Геология, т. 24, с. 119-122.

Гротцингер Дж. П. и Ротман Д. Х., 1996. Абиотическая модель морфогенеза строматолитов. Природа, т. 383, с. 423-425.

Гротцингер, Дж. П. Тенденции в докембрийских карбонатных отложениях и их значение для понимания эволюции. в, Бенгтсон, С. (ред.), Ранняя жизнь на Земле, издательство Колумбийского университета, стр. 245-258.

Гротцингер Дж. П. и Ройден Л. Х. 1990. Упругая прочность кратона Слейв на уровне 1,9 млрд лет назад и последствия для термической эволюции континентов. Природа, т. 347, с. 64-66.

Гротцингер, Джон П. 1989. Фации и эволюция докембрийских карбонатных систем отложения: появление архетипа современной платформы, в специальной публикации SEPM 44, стр. 79-106.

Кристи-Блик Н., Гротцингер Дж. П. и фон дер Борх К.С. 1988. Стратиграфия последовательностей в протерозойских последовательность. Геология, т. 16, с. 100-104.

Гротцингер, Дж. П. 1986. Циклы платформы с восходящим обмелением: реакция на 2,2 миллиарда лет низкоамплитудных и высокочастотных (полоса Миланковича) колебаний уровня моря. Палеоокеанография. Т. 1, вып. 4, с. 403-416.

Гротцингер, Дж. П. и Рид, Дж. Ф. 1983. Свидетельства первичного осаждения арагонита, ранний протерозой (1,9 млрд лет), доломит Рокнест, ороген Уопмей, северо-запад Канады. Геология, т.11, н. 12, с. 710-713.

Почести

Медаль НАСА за выдающееся общественное лидерство (2013; выдающееся руководство космической миссией НАСА)

Премия Роя Чепмена Эндрюса Исследователя (2013; выдающиеся достижения в области научных открытий посредством исследований)

Премия Халбути Американской ассоциации геологов-нефтяников (2012 г.; исключительное лидерство в области нефтегазовых наук)

Премия Лоуренса Слосса, Геологическое общество Америки (2011; жизненные достижения в области осадочной геологии)

Медаль Чарльза Дулитла Уолкотта, Национальная академия наук (2007 г.; «за глубокое объяснение древних карбонатов и строматолитов, которые они содержат, а также за тщательные полевые исследования, установившие время ранней эволюции животных»).

Медаль Хенно Мартина, Геологическое общество Намибии (2002 г.; значительный вклад в понимание геологии Намибии)

Медаль Доната, Геологическое общество Америки (1992 г.; выдающиеся достижения в области геологических знаний - до 35 лет).

Президентская премия молодому исследователю Национального научного фонда (1990)

Внешние ссылки

• Марсианская научная лаборатория