Mars ligt ver van 221B Baker Street, maar een van de bekendste detectives van fictie zal op de Rode Planeet vertegenwoordigd zijn nadat NASA's Perseverance-rover op 18 februari landt, 2021. SHERLOC, een instrument aan het uiteinde van de robotarm van de rover, zal op zoek gaan naar aanwijzingen ter grootte van een zandkorrel in rotsen van Mars terwijl hij samenwerkt met WATSON, een camera die close-upfoto's maakt van rotstexturen. Samen, ze zullen rotsoppervlakken bestuderen, het in kaart brengen van de aanwezigheid van bepaalde mineralen en organische moleculen, die de op koolstof gebaseerde bouwstenen zijn van het leven op aarde.

SHERLOC werd gebouwd in het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië, die de volhardingsmissie leidt; WATSON werd gebouwd bij Malin Space Science Systems in San Diego. Voor de meest veelbelovende rotsen, het Perseverance-team zal de rover opdracht geven om kernmonsters van een halve inch breed te nemen, bewaar ze en sluit ze af in metalen buizen, en deponeer ze op het oppervlak van Mars, zodat een toekomstige missie ze naar de aarde kan terugbrengen voor meer gedetailleerde studie.

SHERLOC zal aan boord van Perseverance met zes andere instrumenten werken om ons een beter begrip van Mars te geven. Het helpt zelfs de inspanningen om ruimtepakken te maken die standhouden in de omgeving van Mars wanneer mensen voet op de Rode Planeet zetten. Hier is een nadere blik.

De kracht van Raman

De volledige naam van SHERLOC is een mondvol:Scanning Habitable Environments with Raman &Luminescence for Organics &Chemicals. "Raman" verwijst naar Raman-spectroscopie, een wetenschappelijke techniek genoemd naar de Indiase natuurkundige C.V. Raman, die in de jaren twintig het lichtverstrooiingseffect ontdekte.

"Tijdens het reizen per schip, hij probeerde te ontdekken waarom de kleur van de zee blauw was, " zei Luther Beegle van JPL, hoofdonderzoeker van SHERLOC. "Hij realiseerde zich dat als je een lichtstraal op een oppervlak schijnt, het kan de golflengte van verstrooid licht veranderen, afhankelijk van de materialen in dat oppervlak. "

Dit effect wordt Raman-verstrooiing genoemd. Wetenschappers kunnen verschillende moleculen identificeren op basis van de kenmerkende spectrale "vingerafdruk" die zichtbaar is in hun uitgestraalde licht. Een ultraviolette laser die deel uitmaakt van SHERLOC zal het team in staat stellen om organische stoffen en mineralen die aanwezig zijn in een rots te classificeren en de omgeving te begrijpen waarin de rots is gevormd. Zout water, bijvoorbeeld, kan leiden tot de vorming van andere mineralen dan zoet water. Het team gaat ook op zoek naar astrobiologische aanwijzingen in de vorm van organische moleculen, die onder andere dienen als potentiële biohandtekeningen, het aantonen van de aanwezigheid van leven in het verre verleden van Mars.

"Het leven is klonterig, " zei Beegle. "Als we organische stoffen samen zien klonteren op een deel van een rots, het kan een teken zijn dat microben daar in het verleden gedijen."

Niet-biologische processen kunnen ook organische stoffen vormen, dus het detecteren van de verbindingen is geen zeker teken dat er leven op Mars is gevormd. Maar organische stoffen zijn cruciaal om te begrijpen of de oude omgeving het leven had kunnen ondersteunen.

Een Mars vergrootglas

Wanneer Beegle en zijn team een ​​interessante rots ontdekken, ze zullen er een kwart groot gebied van scannen met SHERLOC's laser om de minerale samenstelling te achterhalen en of er organische verbindingen aanwezig zijn. Vervolgens maakt WATSON (Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering) close-upbeelden van het monster. Het kan foto's maken van doorzettingsvermogen, te, net zoals NASA's Curiosity-rover dezelfde camera gebruikt - de Mars Hand Lens Imager op dat voertuig - voor wetenschap en voor het maken van selfies.

Maar gecombineerd met SHERLOC, WATSON kan nog meer:​​het team kan de bevindingen van SHERLOC nauwkeurig in kaart brengen op WATSON's afbeeldingen om te helpen onthullen hoe verschillende minerale lagen gevormd en overlappen. Ze kunnen de mineralenkaarten ook combineren met gegevens van andere instrumenten, waaronder PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) op de robotarm van Perseverance - om te zien of een rots tekenen van gefossiliseerd microbieel leven kan bevatten.

Meteorieten en ruimtepakken

Elk wetenschappelijk instrument dat lang genoeg aan de omgeving van Mars wordt blootgesteld, zal zeker veranderen, hetzij door de extreme temperatuurschommelingen of door de straling van de zon en kosmische straling. Wetenschappers moeten deze instrumenten af ​​en toe kalibreren, wat ze doen door hun meetwaarden te meten tegen kalibratiedoelen - in wezen, objecten met bekende eigenschappen die vooraf zijn geselecteerd voor kruiscontroles. (Bijvoorbeeld, een cent dient als één kalibratiedoel aan boord van Curiosity.) Omdat ze van tevoren weten wat de meetwaarden moeten zijn wanneer een instrument correct werkt, wetenschappers kunnen dienovereenkomstig aanpassen.

Ongeveer zo groot als een smartphone, Het kalibratiedoel van SHERLOC omvat 10 objecten, inclusief een monster van een Mars-meteoriet die naar de aarde reisde en in 1999 in de woestijn van Oman werd gevonden. Door te bestuderen hoe dit meteorietfragment in de loop van de missie verandert, kunnen wetenschappers de chemische interacties tussen het oppervlak van de planeet en de atmosfeer begrijpen. SuperCam, een ander instrument aan boord van Perseverance, heeft ook een stuk Mars-meteoriet op zijn kalibratiedoel.

Terwijl wetenschappers fragmenten van Mars terugbrengen naar het oppervlak van de Rode Planeet om hun studies voort te zetten, ze rekenen op Perserverance om tientallen rots- en grondmonsters te verzamelen voor toekomstige terugkeer naar de aarde. De monsters die de rover verzamelt, zullen uitvoerig worden bestudeerd, met gegevens uit het landschap waarin ze zijn ontstaan, en ze zullen andere steensoorten bevatten dan de meteorieten.

Naast de Mars-meteoriet zijn vijf monsters van ruimtepakstof en helmmateriaal ontwikkeld door NASA's Johnson Space Center. SHERLOC zal deze materialen meten terwijl ze in de loop van de tijd veranderen in het landschap van Mars, ruimtepakontwerpers een beter idee geven van hoe ze degraderen. Als de eerste astronauten op Mars stappen, ze hebben misschien SHERLOC te danken voor de pakken die hen beschermen.

Over de missie

Perseverance is een robotwetenschapper met een gewicht van ongeveer 2, 260 pond (1, 025 kilo). De astrobiologische missie van de rover zal zoeken naar tekenen van microbieel leven in het verleden. Het zal het klimaat en de geologie van de planeet karakteriseren, verzamel monsters voor toekomstige terugkeer naar de aarde, en de weg vrijmaken voor menselijke verkenning van de Rode Planeet. Het maakt niet uit op welke dag Perseverance wordt gelanceerd tijdens de 17 juli-aug. 11 lanceringsperiode, het zal op 18 februari landen op de Jezero-krater van Mars, 2021.

De Mars 2020 Perseverance rover-missie maakt deel uit van een groter programma met missies naar de maan als een manier om voor te bereiden op menselijke verkenning van de Rode Planeet. Belast met het terugbrengen van astronauten naar de maan tegen 2024, NASA zal tegen 2028 een duurzame menselijke aanwezigheid op en rond de maan tot stand brengen via de Artemis-maanverkenningsplannen van het bureau.