Джон П. Гротцингер — профессор геологии имени Флетчера Джонса в Калифорнийском технологическом институте и председатель Отделения геологических и планетарных наук. Его работы в основном посвящены химическим и физическим взаимодействиям между жизнью и окружающей средой. [1] В дополнение к биогеологическим исследованиям, проводимым на Земле, Гротцингер также активно занимается геологией Марса и внес вклад в Программу исследования Марса NASA . [2] [3]
Джон Гротцингер участвует в нескольких планетарных миссиях. Он был научным сотрудником проекта в миссии марсохода Curiosity Марсианской научной лаборатории (MSL), научным сотрудником миссии марсохода Mars Exploration Rover (MER) и научным сотрудником камеры High Resolution Science Experiment (HiRISE) на борту Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).
Гротцингер внес значительный вклад в понимание ранней экологической истории Марса, сохранившейся в его летописи осадочных пород. Долговременной целью исследований окружающей среды Марса было понимание роли воды на протяжении всей его геологической истории. Наличие воды является индикатором потенциальной обитаемости, а также ранее иных климатических условий. До исследований на месте с помощью марсоходов Mars Exploration Rovers большинство исследований связанных с водой процессов основывалось на анализе геоморфологических и спектроскопических атрибутов с помощью орбитального аппарата. Однако теперь мы можем напрямую изучать запись прошлых поверхностных процессов, включая роль воды, с помощью седиментологических исследований стратиграфической летописи Марса. Многие процессы, которые происходят на поверхности планеты, потенциально могут создать летописи осадочных пород. Осадочные породы могут дать подсказки, которые позволяют реконструировать прошлые экологические условия. Поэтому обнаружение переноса осадков 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, Флорида. Марсоход приземлился в кратере Гейла 5 августа 2012 года. Миссия Curiosity заключается в определении пригодности планеты для жизни, и он делает это с помощью набора сложных инструментов, включая камеры, спектрометры, датчики окружающей среды, инструменты для сбора образцов и геохимические приборы лабораторного качества.
Curiosity приземлился у подножия горы Шарп — центральной насыпи кратера Гейла — недалеко от конца древнего аллювиального конуса, образованного осадками, переносимыми потоками с края кратера. В первый год своей миссии Curiosity обнаружил мелкозернистые осадочные породы базальтового состава, которые представляют собой древнее озеро и сохраняют свидетельства среды, которая могла бы поддерживать марсианскую биосферу, основанную на хемолитоавтотрофии. Эта водная среда характеризовалась нейтральным pH, низкой соленостью и переменными окислительно-восстановительными состояниями как железных, так и серных видов. C, H, N, O, S и P были измерены напрямую как ключевые биогенные элементы. Среда, вероятно, имела минимальную продолжительность от сотен до десятков тысяч лет и могла существовать миллионы лет. Эти результаты подчеркивают биологическую жизнеспособность речно-озерных сред в постнойской истории Марса.
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, приведших к ранней кембрийской радиации метазоа и, возможно, ее движущей силе. Было показано, что так называемый кембрийский взрыв биоразнообразия был гораздо более быстрым, чем считалось ранее. Он также мог последовать за вымиранием более ранних организмов, которые были пионерами и экспериментировали с кальцификацией. Более поздние исследования за последнее десятилетие были основаны на понимании соотношений изотопов углерода и серы в карбонатных отложениях эдиакарского периода. Эта работа предположила, что вертикальная циркуляция океанской воды привела к оксигенации глубокого океана незадолго до конца протерозоя, что также могло способствовать росту биоразнообразия в раннем кембрии.
Шурамская экскурсия изотопов углерода — крупнейшая известная в истории Земли — была предметом интенсивных исследований в Калтехе. Измерение соотношений изотопов углерода в древних карбонатных породах обеспечивает принципиальную основу, с помощью которой определяются потоки восстановленного и окисленного углерода в ходе истории Земли. Глобально распространенные карбонатные породы среднего эдиакарского возраста (около 600–560 миллионов лет назад) регистрируют крупнейшую экскурсию изотопов углерода в истории Земли, что предполагает драматическую реорганизацию углеродного цикла Земли. Шурамская экскурсия непосредственно предшествует впечатляющим эволюционным событиям, включая возникновение крупных метазоа и возникновение биоминерализации у животных.
Объединяя свои знания в области седиментологии и геобиологии, исследования Гротцингера по строматолитам показывают, что они являются жизненно важными инструментами для понимания взаимодействия древних микроорганизмов с окружающей средой. Строматолиты — это прикрепленные, литифицированные осадочные структуры роста, аккреционные от точки или ограниченной поверхности инициации. Хотя обычно считается, что процесс аккреции является результатом захвата осадка или вызывающей осаждение деятельности микробных матов, лишь изредка свидетельства этого процесса сохраняются в докембрийских строматолитах. Исследования Гротцингера применили подход, основанный на процессах, ориентированный на деконволюцию замещающих текстур древних строматолитов. Сначала необходимо учесть эффекты диагенетической перекристаллизации, а затем провести анализ текстур слоистости и вывести возможные механизмы аккреции. Гипотезы аккреции можно проверить с помощью численного моделирования, основанного на современных процессах роста строматолитов. Применение этого подхода показало, что строматолиты изначально формировались в основном путем осаждения in situ пластин в архейское и более раннее протерозойское время, но что более молодые протерозойские строматолиты в основном росли за счет аккреции карбонатных осадков, скорее всего, посредством физического процесса микробного захвата и связывания. Эта тенденция, скорее всего, отражает долгосрочную эволюцию земной среды, а не микробных сообществ.
В 2007 году Гротцингер получил медаль Чарльза Дулиттла Уолкотта от Национальной академии наук.
Гротцингер, Дж. П. и Джеймс, Н. П., 2000, Карбонатная седиментация и диагенез в развивающемся докембрийском мире, Специальная публикация 67: SEPM (Общество седиментационной геологии), Талса, Оклахома.
Пресс, Ф., Сивер, Р., Гротцингер, Дж. П., Джордан, Т. Х., 2003, Понимание Земли, 4-е издание. Freeman, 567 стр.
Гротцингер, Дж. П., Джордан, Т. Х., Пресс, Ф. и Сивер, Р., 2006, Понимание Земли, 5-е издание, Freeman, 579 стр.
Джордан, Т. Х. и Гротцингер, Дж. П., 2008, Essential Earth, 1-е издание, Freeman, 384 стр.
Гротцингер, Дж. П. и Джордан, 2010, Понимание Земли, 6-е издание, Freeman, 582 стр.
Джордан, Т. Х. и Гротцингер, Дж. П., 2011, Essential Earth, 2-е издание, Freeman, 391 стр.
Гротцингер, Дж. П. и Милликен, Р. Э. (редакторы). 2012, Осадочная геология Марса, Специальная публикация 102: SEPM (Общество седиментационной геологии), Талса, Оклахома.
Гротцингер, Дж. П., Васавада, А. и Рассел, К. (редакторы), 2013, Mars Science Laboratory Mission. Springer, Лондон, 763 стр.
Марс: Гротцингер, Дж. П. и 71 другой (2014), Пригодная для жизни флювио-озерная среда в кратере Гейла, Mars. Science, 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, КА, Мэйлспин, К., Махаффи, П., Гротцингер и 29 других (2014), Радиометрическое и экспозиционное датирование возраста марсианской поверхности на месте. Science, т. 343, DOI: 10.1126/science.1247166
Гротцингер, Дж. П., (2013), Анализ поверхностных материалов марсоходом Curiosity, Science, 341, DOI: 10.1126/science.1244258
Grotzinger JP, Hayes AG, Lamb MP и McLennan SM (2013) Осадочные процессы на Земле, Марсе, Титане и Венере. В Comparative Climatology of Terrestrial Planets (ред. SJ Mackwell et al.), стр. 439-472 Univ. of Arizona, Tucson
Уильямс, Р. М. Э., Гротцингер, Дж. П. и 35 других (2013), Марсианские речные конгломераты в районе Гейл-Грэйтер., 2013, Science 340, 1068-1072.
Гротцингер, Дж. П. и 25 других, Миссия Марсианской научной лаборатории и научные исследования 2013 г. В, Гротцингер, Дж. П., Васавада, А. и Рассел, К. (редакторы) Миссия Марсианской научной лаборатории. Springer, Лондон, стр. 3–54. DOI 10.1007/s11214-012-9892-2
Гротцингер, Дж. П. и Васавада, А., 2012, Читая красную планету. Scientific American, июль 2012 г., стр. 40-43.
Grotzinger JP, Milliken RE. 2012. Летопись осадочных пород Марса: распределение, происхождение и глобальная стратиграфия. В Grotzinger JP, Milliken RE (редакторы). Осадочная геология Марса, специальная публикация 102: SEPM (Общество седиментационной геологии), Талса, Оклахома. стр. 1–48.
Гротцингер, Дж. П. и др., 2011, Геология осадочных пород Марса: ключевые концепции и нерешенные вопросы. Астробиология, т. 11, стр. 77-87.
Милликен, Р., Гротцингер, Дж. и Томсон, Б., 2010, Палеоклимат Марса по стратиграфическим данным в кратере Гейл. Geophysical Research Letters, 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, Исследование Марса, сравнительная планетарная история и перспективы Марсианской научной лаборатории. Nature Geoscience, т. 2, стр. 1-3.
Макленнан, SM, Белл III, JF, Кальвин, W., Гротцингер, JP и 28 других, 2005, Происхождение и диагенез эвапоритсодержащей формации Бернс, плато Меридиана, Марс. Письма о науке о Земле и планетах, т. 240, 95-121.
Гротцингер, Дж. П. и 16 других, 2005, Стратиграфия и седиментология сухой и влажной эоловой осадочной системы, формация Бернс, плато Меридиана, Марс: Письма о Земле и планетарной науке, т. 240, стр. 11-72.
Сквайрес, С., Гротцингер, Дж. П., Белл, Дж. Ф. III, Кэлвин, У. и 14 других, 2004, Натурные доказательства наличия водной среды на плато Меридиана, Mars. Science, т. 306, стр. 1709-1714.
Земля : Бергманн, К.Д., Гротцингер, Дж.П. и Фишер, В.В., 2013, Биологическое влияние на осаждение карбонатов на морском дне. Palaios, т. 20, DOI: 10.2110/palo.2012.p12-088r
Ли С., Файк Д.А., Лав Г.Д., Сешнс А.Л., Гротцингер Дж.П., Саммонс Р.Э., Фишер В.В. (2013) Изотопы углерода и липидные биомаркеры из богатых органикой фаций формации Шурам, Султанат Оман, Геобиология, doi: 10.1111/gbi.12045.
Бонтогнали Т.Р.Р., Сешнс А.Л., Оллвуд А.К., Фишер В.В., Гротцингер Дж.П., Саммонс Р.Э., Эйлер Дж.М. (2012) Изотопы серы органического вещества, сохранившиеся в строматолитах возрастом 3,45 млрд лет, раскрывают микробный метаболизм, Труды Национальной академии наук, 109, 15146-15151.
Уилсон, Дж. П., Гротцингер, Дж. П. и др., 2012, Глубоководные врезанные долинные отложения на границе эдиакария и кембрия в южной Намибии содержат обильные Treptichnus Pedum. Palaios, т. 27, стр. 252-273.
Maloof, AC, и Grotzinger, JP, 2011, Парасеквенция голоценового обмеления-восхождения северо-запада острова Андрос, Багамы. Седиментология, doi: 10.1111/j.1365-3091.2011.01313.x
Баттерфилд, Нью-Джерси, и Гротцингер, Дж. П., 2012, Палинология супергруппы Хукф, Оман. Специальная публикация Лондонского геологического общества, т. 366, DOI: 10.1144/SP366.10.
Бристоу, Т., Бонифаци, М., Дерковски, А., Эйлер, Дж. и Гротцингер, Дж. П., 2011, Гидротермальное происхождение изотопно-аномальных цементов доломита из Южного Китая. Nature, 474, 68-72.
Лав, Г., Грожан, Э., Стальвиес, К., Файк, Д., Гротцингер, Дж. и 8 других, 2009, Ископаемые стероиды регистрируют появление Demospongiae в криогеновый период. Nature, т. 457, стр. 718-721.
Гротцингер, Дж. П. и Миллер, Р., 2008, Группа Нама. В, Р. Миллер (ред.), Геология Намибии. Специальная публикация Геологического общества Намибии, том 2, стр. 13-229 – 13-272.
Шредер, С. и Гротцингер, Дж. П., 2007, Доказательства аноксии на границе эдиакария и кембрия: данные о окислительно-восстановительно-чувствительных микроэлементах и редкоземельных элементах в Омане. Журнал Лондонского геологического общества, т. 164, стр. 175-187.
Файк, ДА, Гротцингер, ДЖП, Пратт, ЛМ, и Саммонс, Р.Э., 2006, Окисление эдиакарского океана. Nature, т. 444, стр. 744-747.
Гротцингер, Дж. П., Адамс, Э. и Шредер, С., 2005, Микробно-метазойные рифы терминальной протерозойской группы Нама (около 550-543 млн лет назад), Намибия. Geological Magazine, т. 142, стр. 499-517.
Гротцингер, Дж. П. и Кнолл, А. Х. 1999. Строматолиты: эволюционные вехи или экологические индикаторы? Ежегодный обзор наук о Земле и планетах, т. 27, стр. 313-358.
Гротцингер, Дж. П., Уоттерс, В. и Кнолл, А. Х., 2000, Кальцифицированные метазоа в тромболит -строматолитовых рифах терминальной протерозойской группы Нама, Намибия. Палеобиология, т. 26, стр. 334-359.
Самнер, Д.Ю. и Гротцингер, Дж.П., 1996. Была ли кинетика осаждения архейского карбоната кальция связана с концентрацией кислорода? Геология, т. 24, стр. 119-122.
Гротцингер, Дж. П. и Ротман, Д. Х., 1996. Абиотическая модель морфогенеза строматолитов. Nature, т. 383, стр. 423-425.
Гротцингер, Дж. П. Тенденции в докембрийских карбонатных отложениях и их значение для понимания эволюции. в, Бенгтсон, С. (ред.), Ранняя жизнь на Земле, Columbia University Press, стр. 245-258.
Гротцингер, Дж. П. и Ройден, Л. Х. 1990. Упругая прочность кратона Слейв при 1,9 млрд лет и ее значение для термической эволюции континентов. Nature, т. 347, стр. 64-66.
Гротцингер, Джон П. 1989. Фации и эволюция докембрийских карбонатных осадочных систем: возникновение современного платформенного архетипа, в SEPM Special Publication 44, стр. 79-106.
Кристи-Блик, Н., Гротцингер, Дж. П. и фон дер Борх, К. Ч. 1988. Стратиграфия последовательностей в протерозойских последовательностях. Геология, т. 16, стр. 100-104.
Гротцингер, Дж. П. 1986. Циклы восходящего обмеления платформы: реакция на 2,2 миллиарда лет низкоамплитудных, высокочастотных (полоса Миланковича) колебаний уровня моря. Палеокеанография, т. 1, № 4, стр. 403-416.
Гротцингер, Дж. П. и Рид, Дж. Ф. 1983. Свидетельства первичного осаждения арагонита, ранний протерозой (1,9 млрд лет) доломит Рокнест, ороген Вупмей, северо-запад Канады. Геология, т. 11, № 12, стр. 710-713.
Медаль НАСА «За выдающееся общественное лидерство» (2013; выдающееся руководство космической миссией НАСА)
Премия Роя Чепмена Эндрюса за исследования (2013; выдающиеся достижения в научных открытиях посредством исследований)
Премия Хэлбоути, Американская ассоциация геологов-нефтяников (2012; исключительное лидерство в области нефтяных геологических наук)
Премия Лоуренса Слосса, Геологическое общество Америки (2011; за достижения всей жизни в области осадочной геологии)
Медаль Чарльза Дулиттла Уолкотта, Национальная академия наук (2007; «за глубокое изучение древних карбонатов и содержащихся в них строматолитов, а также за тщательные полевые исследования, установившие время ранней эволюции животных»).
Медаль Хенно Мартина, Геологическое общество Намибии (2002; значительный вклад в понимание геологии Намибии)
Медаль Доната, Геологическое общество Америки (1992; выдающиеся достижения в области вклада в геологические знания – в возрасте до 35 лет).
Президентская премия Национальному научному фонду для молодых исследователей (1990)