Mars staat op het punt een nieuwe stroom weerberichten te ontvangen, zodra NASA's Perseverance-rover landt op 18 februari, 2021. Terwijl het Jezero Crater doorzoekt op tekenen van oud microbieel leven, Perseverance zal de eerste planetaire monsters verzamelen voor terugkeer naar de aarde door een toekomstige missie. Maar de rover zal ook belangrijke atmosferische gegevens leveren die toekomstige astronauten van de Rode Planeet in staat zullen stellen te overleven in een wereld zonder ademende zuurstof. Vriezende temperaturen, planeet brede stofstormen, en intense straling van de zon.

Het instrument achter de weergegevens heet MEDA, een afkorting van Mars Environmental Dynamics Analyzer. Een deel van het doel is om de basis te verzamelen:temperatuur, windsnelheid en richting, druk, en relatieve vochtigheid. Modellen van de temperatuur op de landingsplaats van Perseverance variëren van gemiddeld minus 126 graden Fahrenheit (minus 88 graden Celsius) 's nachts tot ongeveer minus 9 graden Fahrenheit (minus 23 graden Celsius) in de middag.

Samen met weerinstrumenten aan boord van NASA's Curiosity-rover en InSight-lander, de drie ruimtevaartuigen zullen "het eerste meteorologische netwerk op een andere planeet creëren, " zei José Antonio Rodriguez-Manfredi, MEDA-hoofdonderzoeker bij het Centro de Astrobiología (CAB) aan het Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial in Madrid, Spanje.

Maar een belangrijk verschil tussen MEDA en zijn voorgangers is dat het ook de hoeveelheid meet, vorm, en de grootte van stofdeeltjes in de atmosfeer van Mars. Stof is een grote overweging voor elke oppervlaktemissie op Mars. Het raakt alles, inclusief ruimtevaartuigen en eventuele zonnepanelen. Het drijft ook chemische processen aan, zowel aan het oppervlak als in de atmosfeer, en het beïnvloedt de temperatuur en het weer. Het Perseverance-team wil meer weten over deze interacties; dit zal het team ook helpen bij het plannen van operaties voor de Ingenuity Mars-helikopter.

"Het begrijpen van Marsstof is erg belangrijk voor deze missie, " zei Rodriguez-Manfredi. "Die fijne stofkorrels stijgen op van het oppervlak en bedekken de hele planeet. We weten niet hoe Marswinden en veranderingen in temperatuur die wereldwijde stofstormen kunnen veroorzaken, maar dit zal belangrijke informatie zijn voor toekomstige missies."

Hoewel die stormen niet waaien met de kracht die je in films ziet (de atmosfeer van Mars is daarvoor te dun), ze kunnen een dikke deken van stof creëren. Een wereldwijde stofstorm in de zomer van 2018 maakte een einde aan de missie van NASA's meest ervaren rover, de op zonne-energie aangedreven Opportunity, na bijna 15 jaar operaties.

Zelfs op rustige dagen, stof op Mars is alomtegenwoordig en invasief.

MEDA zal de details van de dagelijkse stofcyclus kunnen meten:"We weten dat de atmosfeer het stof in wezen 's middags opstookt. Dan 's nachts, als de temperaturen dalen, de atmosfeer stabiliseert en er is minder stof, " zei Manuel de la Torre Juárez, MEDA's plaatsvervangend hoofdonderzoeker bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië. "We willen meer weten, want naarmate onze missies naar Mars groter worden, stofoverwegingen kunnen ook relevanter worden."

Apollo-astronauten vonden maanstof een algemene overlast, in helmringen stappen, vasthouden aan ruimtepakken, en de koelsystemen van de ruimtepakken aantasten. De Apollo-missies op de maan duurden maar een paar dagen. Menselijke missies naar Mars zullen waarschijnlijk veel langer duren, dus nieuwe gegevens over dagelijkse stofcycli zullen zowel missieplanners als ontwerpers van ruimtevaartuigen en ruimtepakken ten goede komen.

Koud en bewolkt met veel straling

Stof in de lucht speelt zelfs een rol bij de hoeveelheid zonnestraling die het oppervlak van Mars bombardeert. Op aarde, onze atmosfeer, samen met het magnetische veld van onze planeet, beschermt ons tegen straling. Maar er is geen globaal magnetisch veld op Mars, en de atmosfeer is slechts 1% van de dichtheid van die van de aarde. Dus het meten van stof en straling gaan hand in hand, speciaal voor het ontwerpen van ruimtepakken.

"Straling is waarschijnlijk de meest extreme toestand voor de astronauten, " zei Rodriguez-Manfredi. "De pakken die de astronauten beschermen tegen deze straling zullen cruciaal zijn."

Daartoe, De SkyCam van MEDA zal foto's en video's maken van de lucht en de wolken terwijl hij de helderheid van de hemel in verschillende golflengten bewaakt om ons te helpen de stralingsomgeving op Mars beter te begrijpen.

"We zullen onze eigen camera hebben om die wolken en de ondoorzichtigheid in de gaten te houden - en de hoeveelheid stof of andere aerosolen in de atmosfeer die de intensiteit van de zonnestraling kunnen veranderen, " zei Rodriguez-Manfredi. "We zullen elk uur kunnen zien hoe de hoeveelheid stof in de atmosfeer verandert."

De informatie zal ook de zoektocht van Perseverance naar vorig leven ten goede komen. Zoals op aarde, als er ooit leven op Mars heeft bestaan, het was waarschijnlijk gebaseerd op organische moleculen. Zonnestraling kan sporen van dat vorige leven in rotsen veranderen, en gegevens van MEDA zullen wetenschappers helpen die veranderingen te begrijpen.

De lucht opruimen

De gegevens van MEDA zullen een ander instrument voor doorzettingsvermogen helpen:het Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE). MOXIE zal een technologie demonstreren die toekomstige ontdekkingsreizigers zouden kunnen gebruiken om zuurstof te produceren die kan worden gebruikt voor het voortstuwen van raketten en voor het ademen. Om apparaten zoals MOXIE te laten slagen, missieplanners hebben meer informatie nodig over waar ze mee te maken hebben. "Krijgen ze een schone atmosfeer?" zei de la Torre Juárez. "Krijgen ze een stoffige atmosfeer? Zal dit stof uiteindelijk de luchtfilters vullen of niet? Ze kunnen momenten van de dag identificeren waarop het beter is om MOXIE te gebruiken, versus tijden dat het beter is om het niet uit te voeren."

Om zijn maten op te nemen, MEDA wordt elk uur wakker, dag en nacht, of doorzettingsvermogen nu zwerven of dutten is. Dat zal een bijna constante stroom van informatie creëren om de hiaten in onze kennis over de atmosfeer van Mars te helpen vullen.

Meer over de missie

Een belangrijk wetenschappelijk doel voor de missie van Perseverance op Mars is astrobiologie, inclusief het zoeken naar tekenen van oud microbieel leven. De rover zal de geologie van de planeet en het klimaat in het verleden karakteriseren, de weg vrijmaken voor menselijke verkenning van de Rode Planeet, en wees de eerste missie om Martiaanse rots en regoliet (gebroken rots en stof) te verzamelen en te cachen.

Volgende missies, momenteel in behandeling bij NASA in samenwerking met de European Space Agency, zou ruimtevaartuigen naar Mars sturen om deze opgeslagen monsters van het oppervlak te verzamelen en terug te sturen naar de aarde voor diepgaande analyse.

De Mars 2020-missie maakt deel uit van een groter programma met missies naar de maan als een manier om zich 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 NASA's Artemis-maanverkenningsplannen.