Som alla geologer som är värda sitt salt kommer att säga dig, det finns stenar, och så finns det stenar. Nästa juli, NASA och European Space Agency (ESA) lanserar rovers till Mars som ska söka efter tecken på tidigare mikrobiellt liv, och för att hitta dem, forskarna med NASA:s Mars 2020 -uppdrag och ESA:s ExoMars kommer att behöva undersöka olika typer av stenar som ger övertygande insikter om miljön där de gjordes - allt från 100 miljoner mil bort.

"Medan vi förväntar oss att hitta många betydande stenar under både Mars 2020 och ExoMars uppdrag, vi måste också lämna möjligheten öppen att vi kan hitta en eller flera mycket speciella stenar, den sorten vars upptäckt inte bara skulle tala volymer om Mars historia utan också bidra väsentligt till diskussionen om liv på andra håll i universum, sa Ken Farley, Mars 2020 projektforskare vid Caltech i Pasadena.

Guidad av Martin Van Kranendonk, chef för Australian Center for Astrobiology vid University of New South Wales, medlemmar av de två uppdragens vetenskapsteam åkte på en expedition till nordvästra Australiens Pilbara-region för att analysera, diskutera och debattera stromatoliter – strukturer bevarade i bergarter som bildades i vatten på tidig jord och innehåller en fossiliserad uppteckning av forntida mikrobiellt liv. Bland vetenskapsteamens stopp:ett stromatolitkluster i en bergargrupp som kallas Dresser-formationen som innehåller några av de äldsta kända fossiliserade uppgifterna om liv i vår värld.

"För ungefär 3,48 miljarder år sedan, detta område var hem för en caldera, eller kollapsad vulkan, fylld med varma, bubblande havsvatten, sade Van Kranendonk. "Samtidigt, denna plats var också hem för strukturer som kallas mikrobiella mattor - synliga för blotta ögat men består av mikroskopiska organismer. Idag skulle du känna dem som ett enkelt dammskum, men då var de de mest komplexa livsformerna på jorden."

Troligen drivs av fotosyntes, tillsammans med värmen och kemisk energi i kalderan, dessa mattor bodde vid vattnet, utsöndrar ett slem som skulle fånga sedimentkorn som virvlar runt i vattnet. Över tid, ark efter ark av dessa mikrober fångade sediment ovanpå tidigare lager. När havsvattnet drog sig tillbaka och dammskummet torkade upp och försvann årtusenden senare, vad som återstod var slående bevis på denna samutveckling av geologi och biologi.

"En stromatolit är ganska subtil för det otränade ögat, sade Van Kranendonk. "Men när du väl känner till detaljerna, du känner igen att dessa vågiga, skrynkliga stenar har en annan struktur än den som kan förklaras av bara geologi."

Tidigare liv på Mars?

Självklart, Outback är inte Mars, men det som hände i Dresser-formationen för en miljard år sedan och det som hände på den röda planeten ungefär samtidigt delar några kusliga likheter.

För mellan 3 miljarder och 4 miljarder år sedan vid Mars 2020-landningsplatsen, Jezero krater, en flod rann ut i en vattenkropp lika stor som Lake Tahoe, deponerar deltasediment packade med lera och karbonatmineraler. Förhållandena var idealiska för att stromatoliter skulle bildas på kustlinjerna, vilket är en viktig anledning till att roverteamet kommer att landa där i februari 2021. "Det är svårt att tänka sig ett bättre recept för livet att frodas – och för att dess rekord ska bevaras – än det vi ser på Jezero, sa Ken Williford, biträdande projektforskare för Mars 2020 vid JPL.

Om stromatoliter någonsin funnits i Jezero eller vid Oxia Planum, ExoMars landningsplats, lagen måste veta vad de ska leta efter, därav denna resa till Outback. Men det är inte den enda anledningen till att de kom.

"Jag organiserade denna första gemensamma Mars 2020-ExoMars vetenskapsexpedition så att forskare från våra två stora uppdrag kunde få ett nytt perspektiv på dessa unika stromatoliter; en laboratoriemiljö kan helt enkelt inte ge samma sammanhang, sa Mitch Schulte, Mars 2020-programforskare vid NASA:s högkvarter i Washington. "Det gäller upplevelsen som helhet, också – samtalen, jämföra anteckningar och planering för framtida utbyten som gjordes här i Pilbara kommer att räcka långt för att främja Mars-vetenskapen."

Två uppdrag, Två Rovers

Medan de två uppdragen båda försöker hitta bevis på tidigare liv, var och en närmar sig utmaningen på sitt eget sätt. Landning ungefär en vecka efter Mars 2020, ExoMars -rovern, annars känd som Rosalind Franklin, bär en kärnborr som vid två eller flera tillfällen borrar nästan 7 fot (2 meter) in i Mars-skorpan. Rovern kommer att analysera proverna på plats med en sofistikerad svit av vetenskapliga instrument.

Kärnmekanismen på NASA:s Mars 2020 -rover borrar grundare hål men är utformad för att samla mer än 40 berg- och jordkärnprover. Det kommer att göras analys på plats av bergarter vid kärnborrningsplatserna, och själva proverna kommer att förseglas i metallrör som slutligen kommer att deponeras av rovern på specifika platser. Framtida uppdrag kan sedan hämta dessa prover och returnera dem till jorden för den typ av laboratorieanalys som helt enkelt inte är möjlig på Mars.

"Dessa två Mars-uppdrag kommer att vara revolutionerande eftersom de kompletterar varandra, sa Teresa Fornaro, en vetenskapsgruppmedlem för Mars Organic Molecule Analyzer-instrumentet ombord på ExoMars. "Två olika rovers med två olika uppsättningar instrument, samtidigt utforska två olika landningsplatser. Några av funktionerna i Mars 2020 för att karakterisera ytmiljön kan hjälpa ExoMars att vägleda var man ska borra. Omvänt, kunskap om förändringen av möjliga organiska ämnen som en funktion av djupet av ExoMars kan hjälpa Mars 2020 att välja de mest intressanta ytproverna att samla in för framtida återkomst till jorden."

När den gemensamma Mars 2020-ExoMars Science Outback-expeditionen avslutades i slutet av augusti, vetenskapsteamen gick skilda vägar. Men till dem som finslipade sina stromatolit-jaktfärdigheter i Pilbara, inflytandet av resan fortsätter.

"Det som händer och fungerar här ute på fältet händer också i salarna hos NASA och ESA, sade Schulte. Hittar bevis på liv i en annan värld, om det någonsin funnits, kommer att kräva envishet och en hel del hjärnkraft. Om det finns en stromatolit inom rovers räckvidd, Jag tror att vi har en god chans att hitta den ... och vi hittar den tillsammans. Den här resan kommer att ha hjälpt till med det."

Lanseringsfönstret för Mars 2020 öppnar den 17 juli, 2020. Den kommer att landa vid Mars Jezero-krater den 18 februari, 2021. Lanseringsfönstret för ExoMars öppnar 25 juli, 2020. Den kommer att landa på Oxia Planum i mars 2021.