Wanneer de NASA Marsrover Perseverance op 18 februari op het oppervlak van Mars landt, het zal aankomen in Jezero Crater, die het bewijs bewaart van een tijd waarin rivieren op Mars stroomden.

De missie zal de volgende sprong in de ruimtewetenschap maken door te zoeken naar tekenen van vorig leven op de rode planeet. Niet de marsmannetjes van sciencefiction uit stripboeken, maar in plaats daarvan oude microben die mogelijk in de rivieren van Mars hebben geleefd, meren en moerassen miljarden jaren geleden.

Deze wetenschappelijk belangrijke landingsplaats in Jezero Crater werd door NASA geselecteerd na een presentatie door Briony Horgan, Purdue University universitair hoofddocent planetaire wetenschap, die lid is van het wetenschapsteam Perseverance. Horgan leidde een onderzoek naar de mineralogie van de site, die een van de belangrijkste resultaten opleverde die bijdroegen aan de selectie. Ze zat ook in het team dat de camera ontwierp die de wetenschappelijke ogen voor Perseverance zal zijn.

De missie

De primaire missie van de Perseverance rover is om te zoeken naar tekenen van vorig leven op Mars. Horgan en haar collega's benaderen het werk als forensische rechercheurs, op zoek naar aanwijzingen en letterlijk microscopisch kleine stukjes bewijs.

Elk leven dat ooit op de rode planeet bestond, zou chemische aanwijzingen hebben achtergelaten waarvan de wetenschappers hopen dat ze nog steeds in de rots kunnen worden gevonden.

"Het doel van deze missie is om te zoeken naar tekenen van oud leven op Mars en vervolgens ook monsters te verzamelen voor toekomstige terugkeer naar de aarde, ', zegt Horgan. 'Het is mogelijk de enige kans die we ooit zullen krijgen om beide dingen te doen, vooral de steekproefteruggave. Het is echt moeilijk om te doen, en het is duur.

"We weten dat we misschien maar deze ene kans hebben om dit te doen, en het was moeilijk om de site te selecteren. Als we slechts één plek op aarde moesten kiezen om alle gegevens over de hele geschiedenis van de planeet te verzamelen, nou ja, waar zou je heen gaan? Maar we denken dat Jezero Crater de beste locatie is om te zoeken naar bewijs dat er leven op Mars bestond. als het ooit zo was. En wat we vinden, zal ons helpen meer te weten te komen over of we al dan niet alleen in het universum zijn."

Doorzettingsvermogen zal zijn tijd besteden aan het maken van foto's, video, steen verpulveren door lasers te schieten (zodat wetenschappers de chemische samenstelling kunnen bepalen), met behulp van microscopen om te zoeken naar organische moleculen, boren, analyseren en allerlei wetenschappelijke klusjes doen. Dit zal enorme hoeveelheden gegevens opleveren die de wetenschappers jaren zullen kosten om te analyseren.

NASA is van plan om het komende decennium een ​​terugkeermissie te sturen om de monsters op te halen, die wordt opgeslagen in Perseverance.

"Stalen terugbrengen van Mars zou geweldig zijn, ', zegt Horgan. 'Het zou niet alleen een technisch hoogstandje zijn om de monsters op te halen en terug te sturen, maar het zou de eerste keer zijn dat er monsters van een andere planeet naar de aarde worden teruggebracht. Dat zou nogal historisch zijn."

de rover

De eerste Marsrover, het verkleinwoord, magnetron-sized Sojourner, landde op 4 juli 1997. Het Amerikaanse publiek vond de rover fascinerend - misschien zelfs schattig - en Hot Wheels begon al snel een populair speelgoedmodel van het vaartuig te produceren.

De Perseverance ter grootte van een auto, NASA's vijfde Marsrover, meer dan goedmaakt in wetenschappelijk vermogen voor wat het mist in speelgoedachtige schattigheid. Het is de grootste, zwaarste rover, en bevat een futuristische reeks technologieën. Het heeft lasers om gesteente te verdampen (zodat wetenschappers de geproduceerde lichtgolflengten kunnen zien om de chemische samenstelling te begrijpen), autonoom rijden, zodat het boven de snelheid van een crawl naar de volgende onderzoekslocatie kan gaan, boren om monsters ter grootte van een potlood te verzamelen, een intern robotsysteem om de monsters te verzamelen en op te slaan, een testsysteem voor het creëren van ademende zuurstof uit de atmosfeer van Mars. En, zoals wijlen Steve Jobs zou kunnen zeggen, nog een ding:een helikopterachtige drone, die zal proberen te vliegen in een atmosfeer die 100 keer dunner is dan die van de aarde.

Maar voor het wetenschappelijke team, de aandacht zal uitgaan naar een 7-voet robotarm aan de buitenkant van de rover; aan het einde van de arm bevindt zich een cluster van instrumenten ter grootte van een grasmaaier.

"Deze robotarm is echt het werkpaard, "zegt Horgan. "We kunnen het tot op de millimeter nauwkeurig plaatsen, wat ongelooflijk is. En op de arm bevinden zich deze verbazingwekkende microscopen die we kunnen gebruiken om mineralen en organische materialen op zeer fijne schaal in kaart te brengen."

Bovenop de mast van de rover zit een speciale dual-lens camera, Mastcam-Z, waar Horgan een speciale affiniteit mee heeft omdat ze deel uitmaakt van het team dat het heeft ontworpen en zal helpen om de camera op Mars te bedienen.

De camera heeft een zoomfunctie die sterk genoeg is om een ​​huisvlieg aan het uiteinde van een voetbalveld te kunnen zien. De camera kan beelden opnemen in kleur, in 3D, en op video. Het is nauwkeurig genoeg dat de wetenschappers het kunnen gebruiken voor compositieanalyse van het omliggende terrein.

"We kunnen heel eenvoudige spectroscopie doen door te kijken naar de golflengte-afhankelijkheid van zonlicht dat door rotsen wordt gereflecteerd om hun minerale vingerafdrukken te helpen identificeren, "zegt Horgel.

De landingsplaats

Er wordt verwacht dat doorzettingsvermogen zal landen op een specifieke locatie ten noorden van de evenaar van Mars in een 28 mijl brede krater genaamd Jezero, een site geselecteerd door een wetenschappelijk team. De site is aantrekkelijk omdat men denkt dat de krater ooit een meer bevatte ter grootte van Lake Tahoe.

"Als je op de site kijkt, je kunt het bewijs zien van een groot rivierkanaal dat naar de krater leidt, een delta creëren waar het een meer binnenkwam, en een tweede groot rivierkanaal dat uit de krater leidt, " zegt Horgan. "Deze landingsplaats is opwindend omdat we echt duidelijk bewijs hebben dat dit oude meer bestond, dat het lang genoeg vloeibaar water had om deze oude delta te creëren, en dat er genoeg waterstroom was om aan de andere kant over te stromen om het uitstroomkanaal te creëren. Dit suggereert dat het meer een langlevende en stabiele omgeving was die bewoond zou kunnen zijn door oud microbieel leven."

De rover zal proberen te landen aan de rand van de krater in de buurt van de delta, zodat hij beide landschappen kan verkennen. De doellocatie staat bekend als de 'landingellips'.

"De landingsellips voor Mars 2020 is ongeveer 7 bij 9 kilometer [4,4 bij 5,6 mijl], wat eigenlijk heel klein is. Als je terugdenkt aan zelfs 17 jaar geleden, toen we twee rovers stuurden, Geest en kansen, naar Mars, hun landingsellips was voor elk van hen ongeveer 100 kilometer lang. Dus, we zijn heel goed geworden in het lokaliseren van onze landing, " ze zegt.

De wetenschap

Voor deze Mars-missie, de wetenschappers zoeken naar tekenen van vorig leven door te zoeken naar biosignaturen, dat zijn aanwijzingen dat daar ooit leven heeft bestaan. Biosignaturen kunnen variëren van iets kleins als specifieke isotopen of chemicaliën die door levende wezens worden geproduceerd, zoals cholesterol, naar iets veel groters, zoals microscopisch kleine fossielen.

"Een dinosaurusbot is een voorbeeld van een biosignatuur dat we vinden in oude rotsen op aarde, " zegt Horgan. "Ik zou graag bewijs vinden dat dinosaurussen ooit op Mars rondzwierven, maar in plaats daarvan gaan we op zoek naar biosignaturen van microben ter grootte van een bacterie."

Dit is waar de opgeslagen samples op Perseverance in het spel komen. Het plan is voor een aparte missie, in samenwerking met het Europees Ruimteagentschap, om terug te keren naar Mars en de monsters op te halen.

"Zodra de monsters terug op aarde zijn, we kunnen veel krachtigere tools gebruiken, zoals scanning elektronenmicroscopen, om te bevestigen of deze biosignaturen zijn gemaakt door microben, " ze zegt.

"Als onderdeel van ons werk om Jezero te evalueren tijdens de selectie van locaties, Ik leidde een team om de mineralogie van de afzettingen in het meer te bestuderen. En we kwamen met een aantal echt coole resultaten."

Horgan en haar collega's ontdekten bewijs van carbonaten aan de rand van het voormalige meer, in wat Horgan beschrijft als een 'badkuipring'. De ring van carbonaten komt voor waar oude kustlijnen en stranden voor het meer worden voorspeld, dus stelde het team voor dat ze zich aan de rand van het meer zouden vormen.

Op aarde, carbonaten staan ​​bekend om twee dingen. Een, ze geven aan dat de plek waar ze zijn gevonden ooit water bevatte. Tweede, ze vormen sedimenten die meestal rijk zijn aan fossielen.

"Dit is echt spannend, want dat is precies het soort plek waar je naartoe zou gaan om microbiële biosignaturen van een meer op aarde te zoeken. Wanneer die mineralen uit het water precipiteren, ze kunnen alles vangen, inclusief microben en organische materialen, "zegt ze. "Dus, we hebben veel werk aan het team gedaan om te plannen hoe we deze site gaan verkennen."

The landing

"The landing is always so stressful because you're basically sending your prized rover, which you've spent so many hours thinking about and working on, in a giant fireball to slam into the surface of a planet, " she says. "The fireball forms because the rover enters Mars' atmosphere at 13, 000 mph, generating a huge envelope of plasma around the rover. You can't get radio signals through the plasma fireball. It takes seven minutes for the rover to go down to the surface from when it enters the atmosphere.

"But it also takes seven minutes for the radio signal to get back to Earth. So, by the time we receive the signal that the rover has hit the atmosphere, either it is actually on the surface of the planet doing well, or it has crashed into the surface. You just don't know, so we'll be anxiously waiting to get that first signal back from the rover to know that it landed safely. That's why we call it the seven minutes of terror."

The future

"One of the best things about a Mars mission like this is that it's a great opportunity for students to get involved. I have a couple of graduate students who are helping with landing site analysis on the team and will help operate the rover on Mars, " Horgan says. "We're planning to have undergrads back at Purdue also working on rover data processing and analysis."

Sometimes the work with students includes field work at sites on Earth that may resemble terrain on Mars, which scientists call an analog environment. Bijvoorbeeld, in September 2019 Horgan, doctoraat student Bradley Garczynski, and a research team traveled eight hours from Istanbul, Turkey, to a deep lake, Lake Salda. The lake has carbonates and fossilized microbes in the form of stromatolites, exactly of the type that the Mars scientists hope to find on Jezero Crater.

"This is how we train the future of planetary science. We bring them onto the mission, and years from now they can become mission leaders, " Horgan says.