Wyjaśnienie: Dlaczego Mars jest tak interesujący dla naukowców i poszukiwacza przygód, który żyje w nas wszystkich?

Mars 2020 Perseverance Rover wylądował na powierzchni Marsa we wczesnych godzinach piątku. Wyniki eksperymentów Perseverance prawdopodobnie zdefiniują następne kilka dekad eksploracji Marsa. Naukowiec NASA wyjaśnia, dlaczego i jak.

Perseverance to najbardziej zaawansowane, najdroższe i najbardziej wyrafinowane mobilne laboratorium wysłane na Marsa. (Zdjęcie: Twitter/ @@NASAPersevere)

Wytrwałość to nie tylko kolejna misja łazika. Perseverance to najbardziej zaawansowane, najdroższe i najbardziej wyrafinowane mobilne laboratorium wysłane na Marsa. Wyniki eksperymentów na Wytrwałości prawdopodobnie zdefiniują najbliższe kilkadziesiąt lat eksploracji Marsa – określą przebieg poszukiwań życia i przyszłą misję załogową na Marsa.

Mars Science w ciągu ostatnich 30 lat

Przeszliśmy bardzo długą drogę w zrozumieniu Marsa od czasów misji pierwszej generacji w latach 60. XX wieku. Misje Viking w połowie lat siedemdziesiątych przeprowadziły pierwszą analizę chemiczną marsjańskiej gleby, a także cztery eksperymenty biologiczne w celu wykrycia aktywności biologicznej. Eksperymenty nie przyniosły żadnych rozstrzygających dowodów życia.

Na początku lat 80. naukowcy wysnuli hipotezę, opierając się na składzie mineralogicznym i teksturze skał, że niektóre meteoryty mogą mieć region źródłowy na Marsie, w przeciwieństwie do pasa asteroid. W 1984 roku badania wykazały, że skład izotopowy gazów rzadkich (ksenon, krypton, neon i argon) odpowiadał stosunkom izotopowym w marsjańskiej atmosferze mierzonym przez sondę Viking. Odkrycie to umożliwiło geochemikom badanie próbek marsjańskich – i dostarczyło ogromnego wsparcia dla naszej wiedzy na temat ewolucji geochemicznej Marsa.

W XX wieku Mars był uważany za suchą planetę. Zmieniło się to w 2001 roku, kiedy spektrometr promieniowania gamma na pokładzie statku kosmicznego Mars Odyssey wykrył fascynującą sygnaturę wodoru, która zdawała się wskazywać na obecność lodu wodnego. Ale była niejasność – to dlatego, że wodór może być częścią wielu innych związków, w tym związków organicznych.

Aby przetestować obecność wody, NASA wysłała statek kosmiczny do lądowania w pobliżu bieguna południowego Marsa w 2007 roku. Statek kosmiczny zbadał glebę wokół lądownika za pomocą ramienia robota i był w stanie bez żadnych wątpliwości ustalić obecność wody na Marsie po raz pierwszy.

Pierwsze zdjęcie wysłane przez łazik Perseverance ukazujące powierzchnię Marsa, tuż po wylądowaniu w kraterze Jezero, w czwartek 18 lutego 2021 r. (NASA via AP)

Łazik Curiosity wyposażony jest w instrument o nazwie SAM (lub Sample Analysis at Mars), który zawiera zestaw spektrometrów, których celem jest wykrywanie związków organicznych na Marsie. SAM posiada spektrometr mas, który może mierzyć nie tylko pierwiastki, ale także izotopy. Instrument ten dokonał fascynującego odkrycia związków organicznych o dużych łańcuchach na Marsie. Nie wiadomo, w jaki sposób te substancje organiczne powstają na Marsie: proces ten prawdopodobnie byłby nieożywiony, ale istnieje fascynująca możliwość, że tak złożone molekuły powstały w wyniku procesów związanych z życiem.

Mars Insight tworzy teraz historię, monitorując aktywność sejsmiczną i przepływ ciepła na Marsie – to pomoże zrozumieć skład marsjańskiego wnętrza.

Dr Amitabha Ghosh jest naukowcem planetarnym NASA z Waszyngtonu. Pracował dla wielu misji NASA na Marsa, począwszy od Mars Pathfinder Mission w 1997 roku. Pełnił funkcję przewodniczącego Science Operations Working Group dla Mars Exploration Rover Mission i przez ponad 10 lat kierował taktycznymi operacjami łazików na Marsie. Pomógł przeanalizować pierwszą skałę na Marsie, która przypadkowo okazała się pierwszą analizowaną skałą z innej planety.

Trwała fascynacja Mars

Dlaczego Mars jest tak interesujący dla naukowców? A odkrywcy-awanturnikowi w każdym z nas? Są dwa główne powody.

Po pierwsze, Mars to planeta, na której życie mogło ewoluować w przeszłości. Życie wyewoluowało na Ziemi 3,8 miliarda lat temu. Warunki na wczesnym Marsie około 4 miliardów lat temu były bardzo podobne do tych na Ziemi. Miał gęstą atmosferę, która umożliwiała stabilność wody na powierzchni Marsa. Jeśli rzeczywiście warunki na Marsie były podobne do tych na Ziemi, istnieje realna możliwość, że na Marsie wyewoluowało mikroskopijne życie.

Po drugie, Mars jest jedyną planetą, którą ludzie mogą odwiedzać lub zamieszkiwać na dłuższą metę. Wenus i Merkury mają ekstremalne temperatury – średnia temperatura przekracza 400 stopni C lub jest wyższa niż w piekarniku. Wszystkie planety w zewnętrznym Układzie Słonecznym, począwszy od Jowisza, są zbudowane z gazu – nie krzemianów czy skał – i są bardzo zimne. Mars jest stosunkowo gościnny pod względem temperatury, z przybliżonym zakresem od 20 stopni C na równiku do minus 125 stopni C na biegunach.

Misja Wytrwałości na Marsie

Perseverance dotyczy zarówno kluczowych tematów wokół Marsa – poszukiwania życia, jak i ludzkiej misji na tę planetę.

Przykładowa misja powrotna: Czy na Marsie jest życie?

Perseverance to pierwszy krok w wieloetapowym projekcie sprowadzania próbek z Marsa. Miejmy nadzieję, że badanie zwróconych próbek skał w wyrafinowanych laboratoriach na całym świecie dostarczy rozstrzygającej odpowiedzi na pytanie, czy w przeszłości istniało życie na Marsie.

Oto kroki w przykładowym zwrocie:

W pierwszym kroku Perseverance zbierze próbki skał i gleby w 43 tubach wielkości cygara. Próbki zostaną pobrane, kanistry zapieczętowane i pozostawione na ziemi.

Drugi krok polega na tym, że Mars Fetch Rover (dostarczony przez Europejską Agencję Kosmiczną) wyląduje, przejedzie i zbierze wszystkie próbki z różnych lokalizacji, a następnie wróci do lądownika.

Fetch Rover następnie przeniesie kanistry do pojazdu wznoszącego. Mars Ascent Vehicle spotka się z Orbiterem, po czym Orbiter przeniesie próbki z powrotem na Ziemię.

Ten długoterminowy projekt nazywa się MSR lub Mars Sample Return. MSR zrewolucjonizuje nasze rozumienie historii ewolucji Marsa. Jeśli MSR zostanie pomyślnie wykonany, będziemy mieli rozsądną odpowiedź, czy na Marsie istniało mikroskopijne życie.

Ale MSR ma swoje ryzyko. Jeśli jeden z komponentów ulegnie awarii, na przykład Fetch Rover lub Mars Ascent Vehicle, MSR zostanie zgubiony. Ukryte ryzyko jest strategiczne. Kosztem MSR może być odbytych 5-10 misji kosmicznych do różnych części Układu Słonecznego: więc wybierając MSR, NASA wyklucza możliwość podjęcia innych misji.

Produkcja tlenu na Marsie: krytyczne wymaganie

Aby misja człowieka na Marsa mogła się zmaterializować, koszt musi być rozsądny. Aby koszty były rozsądne, musi istnieć technologia i infrastruktura do produkcji tlenu na Marsie z surowców dostępnych na Marsie.

Bez solidnego sposobu wytwarzania tlenu na Marsie misje ludzi na Marsa będą bardzo drogie i nierealistyczne. Bez wiarygodnego planu produkcji tlenu na Marsie, plan Elona Muska dotyczący komercyjnego transportu na Marsa będzie zagrożony niepowodzeniem.

Perseverance będzie dysponował instrumentem – MOXIE, czyli Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment – ​​który będzie wykorzystywał 300 watów mocy do wytworzenia około 10 gramów tlenu przy użyciu atmosferycznego dwutlenku węgla.

Jeśli ten eksperyment się powiedzie, MOXIE może zostać powiększony o współczynnik 100, aby zaspokoić dwie bardzo krytyczne potrzeby ludzi: tlen do oddychania i paliwo rakietowe na podróż powrotną na Ziemię.

Poszukiwanie wód podziemnych na Marsie

Perseverance będzie nosić urządzenie Radar Imager for Mars’ Subsurface Experiment (RIMFAX). RIMFAX zapewni mapowanie w wysokiej rozdzielczości struktury podpowierzchniowej w miejscu lądowania. Instrument będzie również szukał wód podpowierzchniowych na Marsie – które, jeśli zostaną odnalezione, bardzo pomogą w sprawie misji ludzkiej lub przyczynie osiedlenia się ludzi na Marsie.

Testowanie helikoptera do lotu na Marsa

Mars Helicopter to naprawdę mały dron. To eksperyment demonstracyjny technologii: sprawdzenie, czy helikopter może latać w rzadkiej atmosferze Marsa.

Niska gęstość marsjańskiej atmosfery sprawia, że ​​prawdopodobieństwo lotu helikopterem lub samolotem na Marsie jest bardzo niskie. Transport dalekobieżny na Marsie musi polegać na pojazdach, które do wznoszenia się i schodzenia z napędem opierają się na silnikach rakietowych.

Jesteśmy być może o dekadę od dwóch kamieni milowych w eksploracji Marsa: ludzkiej misji na Marsa i decydującej odpowiedzi na pytanie, czy na Marsie istniało – czy nadal kryje się – mikroskopijne życie. Oczekuje się, że wytrwałość zapewni istotny wgląd w oba pytania.

Podziel Się Z Przyjaciółmi: