Dus je wilt een Mars-basis bouwen. Waar te beginnen? Zoals elke menselijke nederzetting, het zou het beste in de buurt van toegankelijk water kunnen worden geplaatst. Niet alleen zal water cruciaal zijn voor levensondersteunende voorzieningen, het zal voor alles worden gebruikt, van landbouw tot het produceren van de raketstuwstof die astronauten nodig hebben om terug te keren naar de aarde.

Al dat water naar Mars slepen zou duur en riskant zijn. Daarom heeft NASA sinds 2015 wetenschappers en ingenieurs ingeschakeld om afzettingen van waterijs van Mars te identificeren die binnen het bereik van astronauten op het aardoppervlak zouden kunnen zijn. Maar, natuurlijk, water heeft een enorme wetenschappelijke waarde, ook:als er tegenwoordig microbieel leven op Mars te vinden is, het zou waarschijnlijk ook in de buurt van deze waterbronnen zijn.

Een nieuwe studie die verschijnt in Natuurastronomie bevat een uitgebreide kaart met details over waar waterijs het meest en het minst waarschijnlijk wordt gevonden op het noordelijk halfrond van de planeet. Door 20 jaar gegevens van NASA's Mars Odyssey te combineren, Mars verkenningsorbiter, en de nu inactieve Mars Global Surveyor, het papier is het werk van een project genaamd Subsurface Water Ice Mapping, of ZWEMMEN. De SWIM-inspanning wordt geleid door het Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, en beheerd door NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië.

"De volgende grens voor Mars is voor menselijke ontdekkingsreizigers om onder de oppervlakte te komen en te zoeken naar tekenen van microbieel leven, " zei Richard Davis, die leiding geeft aan NASA's inspanningen om Marsbronnen te vinden ter voorbereiding op het sturen van mensen naar de Rode Planeet. "We realiseren ons dat we nieuwe kaarten van ondergronds ijs moeten maken om onze kennis van waar dat ijs is te verbeteren, zowel voor wetenschappelijke ontdekkingen als voor lokale bronnen waarop astronauten kunnen vertrouwen."

In de nabije toekomst, NASA is van plan een workshop te houden voor multidisciplinaire experts om potentiële landingsplaatsen voor mensen op Mars te beoordelen op basis van dit onderzoek en andere wetenschappelijke en technische criteria. Dit karteringsproject zou ook kunnen bijdragen aan onderzoeken door toekomstige orbiters die NASA naar de Rode Planeet hoopt te sturen.

NASA heeft onlangs aangekondigd dat, samen met drie internationale ruimteagentschappen, de ondertekening van een intentieverklaring om een ​​mogelijk International Mars Ice Mapper-missieconcept te onderzoeken. De verklaring brengt de agentschappen samen om een ​​gezamenlijk conceptteam op te richten om het missiepotentieel en de samenwerkingsmogelijkheden tussen NASA, de Agenzia Spaziale Italiana (het Italiaanse ruimteagentschap), de Canadese ruimtevaartorganisatie, en het Japan Aerospace Exploration Agency.

Plaats, plaats, plaats

Vraag Mars-wetenschappers en -ingenieurs waar het meest toegankelijke ondergrondse ijs is, en de meeste zullen wijzen naar het gebied onder het poolgebied van Mars op het noordelijk halfrond. Op aarde, in deze regio vind je Canada en Europa; op Mars, het omvat de vlakten van Arcadia Planitia en met gletsjers gevulde valleien in Deuteronilus Mensae.

Dergelijke regio's vormen letterlijk een middenweg tussen waar het meeste waterijs te vinden is (de polen) en waar het meeste zonlicht en warmte te vinden is (de evenaar). De noordelijke breedtegraden bieden ook gunstige hoogtes om te landen. Hoe lager de hoogte, hoe meer kans een ruimtevaartuig heeft om te vertragen met behulp van wrijving van de atmosfeer van Mars tijdens zijn afdaling naar het oppervlak. Dat is vooral belangrijk voor zware landers van menselijke klasse, aangezien de atmosfeer van Mars slechts 1% zo dicht is als die van de aarde en dus minder weerstand biedt voor binnenkomende ruimtevaartuigen.

"Uiteindelijk, NASA gaf het SWIM-project de opdracht om uit te zoeken hoe dicht je bij de evenaar kunt komen om ondergronds ijs te vinden, " zei Sydney Do, de leider van het Mars Water Mapping Project bij JPL. "Stel je voor dat we een kronkelende lijn over Mars hebben getrokken die die ijsgrens vertegenwoordigt. Deze gegevens stellen ons in staat om die lijn te tekenen met een fijnere pen in plaats van een dikke stift en ons te concentreren op delen van die lijn die het dichtst bij de evenaar liggen."

Maar weten of een oppervlak ijs verbergt, is niet eenvoudig. Geen van de instrumentdatasets die in het onderzoek werden gebruikt, waren ontworpen om ijs direct te meten, zei Gareth Morgan van het Planetary Science Institute, de mede-leider van het SWIM-project en de hoofdauteur van de paper. In plaats daarvan, elk orbiter-instrument detecteert verschillende fysieke eigenschappen:hoge concentraties waterstof, hoge radargolfsnelheid, en de snelheid waarmee de temperatuur op een oppervlak verandert - dat kan wijzen op de aanwezigheid van ijs.

"Ondanks 20 jaar aan data en een fantastisch scala aan instrumenten, het is moeilijk om deze datasets te combineren, omdat ze allemaal zo verschillend zijn, "Zei Morgan. "Daarom hebben we de consistentie van een ijssignaal beoordeeld, met gebieden waar meerdere datasets aangeven dat er ijs aanwezig is. Als alle vijf datasets naar ijs wijzen:bingo."

Indien, zeggen, slechts twee van hen deden, het team zou proberen uit te zoeken hoe consistent de signalen waren en welke andere materialen ze zouden kunnen creëren. Hoewel de verschillende datasets niet altijd perfect bij elkaar pasten, ze vulden elkaar vaak aan. Bijvoorbeeld, huidige radars turen diep onder de grond, maar zien niet de top 30 tot 50 voet (10 tot 15 meter) onder het oppervlak; een neutronenspectrometer aan boord van een orbiter mat waterstof in de bovenste bodemlaag, maar niet eronder. Foto's met hoge resolutie onthulden ijs dat op het oppervlak werd gegooid na recente meteorietinslagen, het leveren van direct bewijs als aanvulling op radar en andere teledetectie-indicatoren van waterijs.

Volgende stappen

Terwijl Mars-experts zich verdiepen in deze nieuwe kaarten van ondergronds ijs, NASA denkt al na over wat de volgende stappen zouden zijn. Voor een, blinde vlekken in de momenteel beschikbare gegevens kunnen worden opgelost door een nieuwe radarmissie naar Mars te sturen die zou kunnen ingaan op de gebieden die van het grootste belang zijn voor planners van menselijke missies:waterijs in de bovenste lagen van de ondergrond.

Een toekomstige radargerichte missie gericht op het nabije oppervlak zou wetenschappers ook meer kunnen vertellen over de mix van materialen die in de rotslaag worden gevonden, stof, en ander materiaal gevonden bovenop ijs. Verschillende materialen vereisen gespecialiseerde gereedschappen en benaderingen voor het graven, boren, en toegang tot waterijsafzettingen, vooral in de extreme omgeving van Mars.

Het in kaart brengen van inspanningen in de jaren 2020 zou kunnen helpen om menselijke missies naar Mars al in de jaren 2030 mogelijk te maken. Maar voor dat, er zal een stevig debat plaatsvinden over de locatie van de eerste buitenpost van de mensheid op Mars:een plek waar astronauten de lokale waterijsbronnen zullen hebben die nodig zijn om hen te onderhouden, terwijl ze ook waardevolle ontdekkingen kunnen doen over de evolutie van rotsachtige planeten, bewoonbaarheid, en het potentieel voor leven op werelden buiten de aarde.