Wetenschap
Kunnen atmosferische monsters van Mars ons meer leren over de rode planeet dan oppervlaktemonsters?
NASA werkt er actief aan om de komende jaren oppervlaktemonsters van Mars terug te sturen, waarvan ze hopen dat ze ons zullen helpen beter te begrijpen of er miljarden jaren geleden ooit oud leven op het oppervlak van de rode planeet bestond. Maar hoe zit het met atmosferische monsters? Kunnen deze wetenschappers betere informatie verschaffen over de geschiedenis van Mars?
Dit is wat een recente studie, gepresenteerd op de 55e Lunar and Planetary Science Conference, hoopt aan te pakken, terwijl een team van internationale onderzoekers de betekenis onderzocht van het retourneren van atmosferische monsters van Mars en hoe deze ons zouden kunnen leren over de vorming en evolutie van de rode planeet.
Hier bespreekt Universe Today dit onderzoek met de hoofdauteur van de studie, Dr. Edward Young, professor aan de afdeling Aard-, Planetaire en Ruimtewetenschappen aan de UCLA, en co-auteur van de studie, Dr. Timothy Swindle, een Emeritus hoogleraar in het Lunar &Planetary Laboratory van de Universiteit van Arizona, over de motivatie achter het onderzoek, hoe atmosferische monsters zouden worden verkregen, huidige of voorgestelde missies, vervolgstudies en of zij denken dat er ooit leven heeft bestaan op de rode planeet. Wat was daarom de motivatie voor het onderzoek?
Dr. Young vertelt aan Universe Today:"We leren veel over de oorsprong van een planeet, zowel uit de atmosfeer als uit de rotsen. Met name de isotopenverhoudingen van bepaalde elementen kunnen de processen beperken die tot de vorming van de planeet leiden." P>
Dr. Swindle vervolgt dit met:"Er zijn twee basistypen van motivatie. Eén is dat we van plan zijn al deze gesteentemonsters mee te nemen, en we willen graag weten hoe ze met de atmosfeer hebben gereageerd, maar dat kunnen we niet achterhalen zonder de samenstelling van de atmosfeer tot in detail te kennen.
"We hebben dus een atmosferisch monster nodig om te weten waarmee de rotsen mogelijk elementen en isotopen hebben uitgewisseld. Maar we zouden ook graag een monster van de atmosfeer van Mars willen hebben om enkele fundamentele vragen te beantwoorden over processen die hebben plaatsgevonden of plaatsvinden. , op Mars.
"Marsmeteorieten bevatten bijvoorbeeld gevangen atmosferische edelgassen, zoals krypton en xenon. Maar het lijkt erop dat er minstens twee verschillende 'atmosferische' componenten in die meteorieten zitten."
Voor de studie stelden de onderzoekers verschillende voordelen voor van het terugsturen van een atmosferisch monster van Mars naar de aarde, waaronder atmosferische monsters die deel uitmaken van de monsterbuizen van de NASA Perseverance (Percy) rover, waardoor inzicht wordt verkregen in potentiële zonne-energie in het binnenland van Mars, evolutionaire trends in atmosferische composities, stikstofcycli en bronnen van methaan op Mars.
Voor het atmosferische monster van Percy, ook bekend als monster nr. 1 "Roubion", wordt in het onderzoek beschreven hoe dit monster werd verkregen nadat Percy probeerde een monster van de rotskern te verzamelen, maar in plaats daarvan atmosferische gassen verzamelde.
Bovendien stelt de studie het gebrek aan lekkage voor dat de monsterbuis zal ervaren in afwachting van zijn terugkeer naar de aarde, en de gassen die in het monster aanwezig zijn, zijn ook ideaal voor analyse zodra ze naar de aarde zijn teruggekeerd. Maar hoe zou je, afgezien van het monster van de Percy Rover, anders een monster van de atmosfeer van Mars kunnen verkrijgen?
"Er zijn minstens twee andere ideeën geopperd voor het verzamelen van een monster van de atmosfeer van Mars", vertelt Dr. Swindle aan Universe Today. "De ene is om een ruimtevaartuig door de atmosfeer van Mars te laten vliegen, een monster te verzamelen terwijl het er doorheen gaat en het vervolgens terug te sturen naar de aarde. De andere is om een monsterretourbus te hebben (deze hoeft niet groter te zijn dan een Perseverance-buis) met kleppen en een (Mars)luchtcompressor.
"Je zou het op het oppervlak van Mars kunnen laten landen, de klep naar de atmosfeer kunnen openen, de compressor kunnen inschakelen en een monster kunnen krijgen dat honderden of duizenden keren zoveel Mars-atmosfeer heeft als een volume dat net is afgesloten zonder compressie, zoals Perseverance heeft gedaan, en zal het hopelijk nog een keer doen."
Dr. Swindle en Dr. Young noemen beiden de Sample Collection for Investigation of Mars (SCIM)-missie, die in 2002 werd voorgesteld door een team van NASA en academische onderzoekers met als doel atmosferische monsters te verzamelen op een hoogte van 40 kilometer (25 mijl). ) boven het oppervlak van Mars en stuur ze terug naar de aarde voor verdere analyse.
Hoewel SCIM werd geselecteerd als halve finalist voor het Mars Scout-programma van 2007, werd het helaas niet geselecteerd voor verdere ontwikkeling, en zowel Dr. Young als Dr. Swindle vertellen aan Universe Today dat er momenteel geen atmosferische monstermissies worden gepland behalve de Percy rover-monster.
Welke vervolgonderzoeken naar aanleiding van dit onderzoek zijn daarom momenteel gaande of gepland?
Dr. Swindle en Dr. Young vermelden allebei hoe pogingen worden gedaan om kleine hoeveelheden atmosferisch gas te verzamelen vanwege de kleine omvang van de monsterbuisjes, waarbij Dr. Swindle tegen Universe Today zegt:"Een groot aantal vragen op dit moment is hoe goed een afgedichte Perseverance-buis zou een atmosferisch monster kunnen bevatten. Hoe goed is de afdichting? Zou de buis bij een harde landing kunnen gaan lekken?
"Er is enige activiteit geweest op al deze vragen, en tot nu toe zijn de antwoorden allemaal goed geweest. Het lijkt erop dat die Perseverance-buizen het goed kunnen doen, ook al zijn ze niet echt ontworpen met atmosferische bemonstering in gedachten."
Zoals opgemerkt zou het doel van het verkrijgen en retourneren van een atmosferisch monster van Mars wetenschappers kunnen helpen de vorming en evolutie van de rode planeet beter te begrijpen. Terwijl het huidige Mars een zeer koude en droge wereld is met een atmosfeer die een fractie is van de atmosfeer van de aarde, waarbij vloeibaar water niet op het oppervlak kan bestaan en er ook geen actief vulkanisme is.
Belangrijk bewijsmateriaal verkregen van landers, rovers en orbiters in de afgelopen decennia wijst echter op een heel ander Mars, miljarden jaren geleden, nadat het voor het eerst werd gevormd. Dit omvatte een actief interieur dat een magnetisch veld produceerde dat het oppervlak beschermde tegen schadelijke zonne- en kosmische straling, een veel dikkere atmosfeer die werd aangevuld door actief vulkanisme, en stromend vloeibaar water, wat allemaal mogelijk leidde tot het bestaan van bepaalde levensvormen op aarde. het oppervlak.
Gezien de kleine omvang van Mars (de helft van de aarde) betekent dit echter dat de interne hitte veel sneller afkoelde (mogelijk over miljoenen jaren), wat ertoe leidde dat het vulkanisme inactief werd en dat het magnetische veld dat door de interne activiteit werd aangedreven, verdween. waarvan leidde tot schadelijke zonne- en kosmische straling die de atmosfeer verwoestte, waarbij het vloeibare oppervlaktewater mee naar de ruimte verdampte.
Geloven Dr. Young en Dr. Swindle daarom dat er ooit leven op Mars heeft bestaan, en zullen we het ooit vinden?
Dr. Young vertelt aan Universe Today:"Ik weet het echt niet. Ik denk dat microbieel leven ergens in het verleden, of zelfs nu, een redelijke hypothese is, maar we hebben niet genoeg informatie."
Dr. Swindle herhaalt ook zijn onzekerheid of er ooit leven op Mars heeft bestaan, maar legt uit door tegen Universe Today te zeggen:"Als dat niet het geval is, waarom begon het leven dan zo vroeg op aarde, maar begon het niet op Mars, dat een vergelijkbaar klimaat had?" Als dat zo was, hoe vergelijkbaar is dat dan met het leven op aarde? Is het leven op aarde gerelateerd aan het leven op Mars, aangezien de aarde en Mars altijd rotsen uitwisselen vanwege inslagen?
‘Als het heeft bestaan, zal het moeilijk te vinden zijn. Maar een atmosferisch monster zou kunnen helpen. Er lijkt bijvoorbeeld methaan in de atmosfeer van Mars te zitten. Het meeste, maar niet alle, methaan in de atmosfeer van de aarde is biologisch en analyseert de relatieve verhoudingen van de isotopen van koolstof of waterstof is een van de beste manieren om daar achter te komen."