Selitetty: Miksi Mars on niin mielenkiintoinen tutkijoille ja seikkailijalle, joka asuu meissä kaikissa?

NASAn Mars 2020 Perseverance Rover laskeutui Marsin pinnalle perjantain varhain. Perseverancen kokeiden tulokset määrittävät todennäköisesti seuraavat pari vuosikymmentä Marsin tutkimusta. NASAn tutkija selittää miksi ja miten.

Perseverance on edistynein, kallein ja kehittynein Marsiin lähetetty mobiililaboratorio. (Kuva: Twitter/ @@NASAPersevere)

Sinnikkyys ei ole vain yksi Rover-tehtävä. Perseverance on edistynein, kallein ja kehittynein Marsiin lähetetty mobiililaboratorio. Perseverance-kokeiden tulokset määrittävät todennäköisesti seuraavat parin vuosikymmenen Marsin etsintä - ne määrittelevät elämän etsintäkulun ja tulevan miehitetyn Mars-matkan.

Mars-tiede viimeisen 30 vuoden aikana

Olemme edenneet erittäin pitkän tien Marsin ymmärtämisessä 1960-luvun ensimmäisen sukupolven lentojen ajoista lähtien. Viikingit 1970-luvun puolivälissä suorittivat Marsin maaperän ensimmäisen kemiallisen analyysin sekä neljä biologista koetta biologisen aktiivisuuden havaitsemiseksi. Kokeet eivät tuottaneet ratkaisevia todisteita elämästä.

1980-luvun alussa tiedemiehet olettivat mineralogisen koostumuksen ja kivirakenteen perusteella, että tietyillä meteoriiteilla saattaa olla lähdealue Marsissa, toisin kuin asteroidivyöhykkeellä. Vuonna 1984 tehty tutkimus osoitti, että harvinaisten kaasujen (ksenon, krypton, neon ja argon) isotooppikoostumus vastasi Viking-avaruusaluksen mittaamia Marsin ilmakehän isotooppisuhteita. Tämä löytö tarjosi geokemistille tavan tutkia Marsin näytteitä – ja se lisäsi valtavasti ymmärrystämme Marsin geokemiallisesta kehityksestä.

Marsia pidettiin kuivana planeetana 1900-luvulla. Tämä muuttui vuonna 2001, kun Mars Odyssey -avaruusaluksen gammasädespektrometri havaitsi kiehtovan vetysignaalin, joka näytti osoittavan vesijään olemassaolon. Mutta oli epäselvyyttä – tämä johtui siitä, että vety voi olla myös osa monia muita yhdisteitä, mukaan lukien orgaaniset yhdisteet.

Veden läsnäolon testaamiseksi NASA lähetti avaruusaluksen laskeutumaan lähelle Marsin etelänapaa vuonna 2007. Avaruusalus tutki laskeutujan ympärillä olevaa maaperää robottikädellään ja pystyi ilman epäselvyyttä toteamaan veden läsnäolon Marsissa. ensimmäistä kertaa.

Ensimmäinen Perseverance-mönkijän lähettämä kuva, jossa näkyy Marsin pinta juuri Jezeron kraateriin laskeutumisen jälkeen torstaina 18. helmikuuta 2021. (NASA AP:n kautta)

Curiosity-mönkijässä on instrumentti nimeltä SAM (tai Sample Analysis at Mars), joka sisältää joukon spektrometrejä, joiden tarkoituksena on havaita orgaanisia yhdisteitä Marsissa. SAM:ssa on massaspektrometri, joka voi mitata paitsi alkuaineita, myös isotooppeja. Tämä instrumentti on tehnyt kiehtovan löydön suuriketjuisista orgaanisista yhdisteistä Marsissa. Ei tiedetä, kuinka nämä orgaaniset aineet muodostuvat Marsissa: prosessi olisi todennäköisesti eloton, mutta on kiehtova mahdollisuus, että tällaiset monimutkaiset molekyylit muodostuivat elämään liittyvistä prosesseista.

Mars Insight luo historiaa juuri nyt seuraamalla seismistä aktiivisuutta ja lämmön virtausta Marsissa – tämä auttaa ymmärtämään Marsin sisäosan koostumusta.

Tri Amitabha Ghosh on NASAn planeettatutkija Washington DC:ssä. Hän on työskennellyt useissa NASA:n Mars-operaatioissa alkaen Mars Pathfinder -tehtävästä vuonna 1997. Hän toimi Mars Exploration Rover -tehtävän tiedeoperaatioiden työryhmän puheenjohtajana, ja hänen tehtävänä oli johtaa taktisia Rover-operaatioita Marsissa yli 10 vuoden ajan. Hän auttoi analysoimaan Marsin ensimmäistä kiveä, joka sattui olemaan ensimmäinen kivi, joka analysoitiin toiselta planeetalta.

Jatkuva kiehtovuus Marsiin

Miksi Mars on niin kiinnostava tutkijoille? Entä meissä kaikissa oleva tutkimusmatkailija-seikkailija? On kaksi ensisijaista syytä.

Ensinnäkin Mars on planeetta, jolla elämä on voinut kehittyä menneisyydessä. Elämä kehittyi maapallolla 3,8 miljardia vuotta sitten. Varhaisen Marsin olosuhteet noin 4 miljardia vuotta sitten olivat hyvin samankaltaiset kuin Maan. Siinä oli paksu ilmakehä, mikä mahdollisti veden vakauden Marsin pinnalla. Jos Marsin olosuhteet todellakin olisivat samankaltaisia ​​kuin maan päällä, on olemassa todellinen mahdollisuus, että mikroskooppinen elämä kehittyi Marsissa.

Toiseksi Mars on ainoa planeetta, jolla ihmiset voivat vierailla tai jossa ihmiset voivat asua pitkällä aikavälillä. Venuksella ja Merkuriuksella on äärimmäisiä lämpötiloja – keskilämpötila on yli 400 astetta tai kuumempi kuin uunissa. Kaikki ulomman aurinkokunnan planeetat Jupiterista alkaen ovat kaasua – eivät silikaatteja tai kiviä – ja ovat erittäin kylmiä. Mars on suhteellisen vieraanvarainen lämpötilan suhteen, ja sen likimääräinen vaihteluväli on päiväntasaajalla 20 astetta C miinus 125 asteeseen napoilla.

Perseverancen tehtävä Marsissa

Sinnikkyys käsittelee sekä Marsin kriittisiä teemoja – elämän etsimistä että ihmisen tehtävää tälle planeetalle.

Esimerkki paluutehtävästä: Onko Marsissa elämää?

Perseverance on ensimmäinen askel monivaiheisessa projektissa näytteiden tuomiseksi takaisin Marsista. Palautuneiden kivinäytteiden tutkiminen kehittyneissä laboratorioissa kaikkialla maailmassa antaa toivottavasti ratkaisevan vastauksen siihen, oliko Marsissa elämää aiemmin.

Tässä ovat mallipalautuksen vaiheet:

Ensimmäisenä askeleena Perseverance kerää kivi- ja maanäytteitä 43 sikarikokoiseen putkeen. Näytteet kerätään, kapselit sinetöidään ja jätetään maahan.

Toinen vaihe on, että Mars Fetch Rover (Euroopan avaruusjärjestön toimittama) laskeutuu, ajaa ja kerää kaikki näytteet eri paikoista ja palaa laskeutumislaitteeseen.

Fetch Rover siirtää sitten kapselit Ascent Vehicle -ajoneuvoon. Mars Ascent Vehicle kohtaa Orbiterin, jonka jälkeen Orbiter kuljettaa näytteet takaisin Maahan.

Tämä pitkäaikainen projekti on nimeltään MSR tai Mars Sample Return. MSR mullistaa käsityksemme Marsin evoluutiohistoriasta. Jos MSR suoritetaan onnistuneesti, meillä on järkevä vastaus siihen, oliko Marsissa mikroskooppista elämää.

Mutta MSR:llä on riskinsä. Jos jokin komponenteista, kuten Fetch Rover tai Mars Ascent Vehicle, epäonnistuu, MSR on tuomittu. Piilotettu riski on strateginen. MSR:n kustannuksella voisi olla 5-10 avaruusaluksen lentoa aurinkokunnan eri osiin: näin ollen valitsemalla MSR:n NASA sulkee pois mahdollisuuden suorittaa nämä muut tehtävät.

Hapen tuottaminen Marsissa: kriittinen vaatimus

Jotta ihmisen matka Marsiin toteutuisi, kustannusten on oltava kohtuulliset. Jotta kustannukset olisivat kohtuullisia, Marsissa on oltava tekniikka ja infrastruktuuri hapen valmistamiseksi Marsissa saatavilla olevista raaka-aineista.

Ilman vankkaa tapaa valmistaa happea Marsissa, ihmisten matkat Marsiin ovat erittäin kalliita ja epärealistisia. Ilman luotettavaa hapentuotantosuunnitelmaa Marsissa Elon Muskin suunnitelma kaupallisten kuljetusten tarjoamisesta Marsiin on vaarassa epäonnistua.

Perseverancella on instrumentti – MOXIE eli Mars Oxygen In-Situ Resource Utilisation Experiment – ​​joka käyttää 300 wattia tehoa tuottamaan noin 10 grammaa happea käyttämällä ilmakehän hiilidioksidia.

Jos tämä koe onnistuu, MOXIE voidaan skaalata kertoimella 100, jotta voidaan tyydyttää kaksi erittäin kriittistä ihmisten tarvetta: happea hengitykseen ja rakettipolttoainetta matkaa varten takaisin Maahan.

Etsitään maanalaista vettä Marsista

Perseverance kuljettaa tutkakameraa Marsin pinnanalaiseen kokeeseen (RIMFAX). RIMFAX tarjoaa korkearesoluutioisen maanalaisen rakenteen kartoituksen laskeutumispaikalla. Laite etsii myös maanalaista vettä Marsista – mikä, jos se löydetään, auttaa suuresti ihmisen tehtävää tai Marsin ihmisasutuksen syytä.

Helikopterin testaus lentääkseen Marsissa

Mars-helikopteri on todella pieni drone. Se on teknologian esittelykokeilu: testataan, voiko helikopteri lentää Marsin harvassa ilmakehässä.

Marsin ilmakehän alhainen tiheys tekee helikopterin tai lentokoneen lentämistä Marsissa erittäin pieneksi. Pitkän matkan kuljetuksissa Marsissa on käytettävä ajoneuvoja, jotka ovat riippuvaisia ​​rakettimoottoreista tehokkaaseen nousuun ja laskuun.

Olemme ehkä vuosikymmenen päässä kahdesta Marsin tutkimuksen virstanpylväästä: ihmisen matkasta Marsiin ja ratkaisevasta vastauksesta kysymykseen, onko Marsissa mikroskooppista elämää. Sinnikkyyden odotetaan antavan merkittävää tietoa molemmista kysymyksistä.

Jaa Ystäviesi Kanssa: