Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Studie bepaalt de oorspronkelijke oriëntaties van rotsen die op Mars zijn geboord

MIT-geologen hebben de oorspronkelijke oriëntatie bepaald van veel van de bodemmonsters die op Mars zijn verzameld door de Perseverance-rover, afgebeeld in deze afbeelding. De bevindingen kunnen wetenschappers aanwijzingen geven over de omstandigheden waarin de rotsen oorspronkelijk zijn gevormd. Krediet:NASA/JPL-Caltech

Terwijl NASA's Perseverance-rover rond een eeuwenoude bodem van Mars slentert, is hij bezig met het samenstellen van een unieke rotscollectie. De ontdekkingsreiziger ter grootte van een auto boort methodisch in het oppervlak van de Rode Planeet en haalt kernen van gesteente eruit die hij opslaat in stevige titanium buizen. Wetenschappers hopen op een dag de buizen terug te brengen naar de aarde en de inhoud ervan te analyseren op sporen van ingebed microbieel leven.



Sinds hij in 2021 op het oppervlak van Mars landde, heeft de rover 20 van zijn 43 buizen gevuld met kernen van gesteente. Nu hebben MIT-geologen op afstand een cruciale eigenschap van de tot nu toe verzamelde rotsen bepaald, wat wetenschappers zal helpen belangrijke vragen over het verleden van de planeet te beantwoorden.

In een studie die vandaag (4 maart) is gepubliceerd in het tijdschrift Earth and Space Science rapporteert een MIT-team dat ze de oorspronkelijke oriëntatie hebben bepaald van de meeste bodemmonsters die tot nu toe door de rover zijn verzameld. Door gebruik te maken van de eigen technische gegevens van de rover, zoals de positionering van het voertuig en de boor, konden de wetenschappers de oriëntatie van elk bodemmonster schatten voordat het uit de grond van Mars werd geboord.

De resultaten vertegenwoordigen de eerste keer dat wetenschappers monsters van gesteente op een andere planeet hebben georiënteerd. De methode van het team kan worden toegepast op toekomstige monsters die de rover verzamelt terwijl hij zijn onderzoek buiten het oude bekken uitbreidt. Door de oriëntaties van meerdere rotsen op verschillende locaties samen te voegen, kunnen wetenschappers vervolgens aanwijzingen krijgen over de omstandigheden op Mars waarin de rotsen oorspronkelijk zijn gevormd.

Hier boort de Volharding zich in het oppervlak van Mars. Krediet:NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

"Er zijn zoveel wetenschappelijke vragen die afhankelijk zijn van het kunnen kennen van de oriëntatie van de monsters die we van Mars terugbrengen", zegt studieauteur Elias Mansbach, een afgestudeerde student aan het Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences van MIT. P>

‘De oriëntatie van gesteenten kan je iets vertellen over elk magnetisch veld dat mogelijk op de planeet heeft bestaan’, zegt Benjamin Weiss, hoogleraar planetaire wetenschappen aan het MIT. ‘Je kunt ook bestuderen hoe water en lava op de planeet stroomden, de richting van de oude wind en tektonische processen, zoals wat omhoog kwam en wat zonk. Het is dus een droom om gesteente op een andere planeet te kunnen oriënteren, omdat het gaat om zoveel wetenschappelijk onderzoek mogelijk te maken."

De co-auteurs van Weiss en Mansbach zijn Tanja Bosak en Jennifer Fentress van MIT, samen met medewerkers van meerdere instellingen, waaronder het Jet Propulsion Laboratory van Caltech.

Om bodemgesteenten te bemonsteren, schroeft Perseverance een buisvormige boor in een loodrechte hoek de grond in en trekt de boor vervolgens direct weer naar buiten, samen met eventueel gesteente dat erin dringt. Deze foto toont de Lefroy Bay-kern in de boorkop van de Perseverance-rover. Afgebeeld met Mastcam-Z op sol 942. Credit:NASA/JPL-Caltech/ASU

Diepgaande verandering

De Perseverance-rover, bijgenaamd 'Percy', onderzoekt de bodem van de Jezero-krater, een grote inslagkrater bedekt met stollingsgesteenten, die mogelijk zijn afgezet door eerdere vulkaanuitbarstingen, evenals sedimentair gesteente dat waarschijnlijk is gevormd door lang uitgedroogde rotsen. rivieren die uitmondden in het bekken.

‘Mars was ooit warm en nat, en het is mogelijk dat daar ooit leven was’, zegt Weiss. "Het is nu koud en droog, en er moet iets diepgaands op de planeet zijn gebeurd."

Veel wetenschappers, waaronder Weiss, vermoeden dat Mars, net als de aarde, ooit een magnetisch veld herbergde dat de planeet beschermde tegen de zonnewind van de zon. De omstandigheden kunnen toen gunstig zijn geweest voor water en leven, althans voor een tijdje.

‘Toen dat magnetische veld eenmaal was verdwenen, botste de zonnewind van de zon – dit plasma dat de zon kookt en sneller beweegt dan de snelheid van het geluid – gewoon in de atmosfeer van Mars en heeft deze mogelijk in de loop van miljarden jaren verwijderd’, zegt Weiss. "We willen weten wat er is gebeurd en waarom."

De rotsen onder het oppervlak van Mars bevatten waarschijnlijk gegevens over het oude magnetische veld van de planeet. Wanneer gesteenten zich voor het eerst op het oppervlak van een planeet vormen, wordt de richting van hun magnetische mineralen bepaald door het omringende magnetische veld. De oriëntatie van rotsen kan dus helpen om de richting en intensiteit van het magnetische veld van de planeet te achterhalen en hoe dit in de loop van de tijd is veranderd.

Omdat de Perseverance-rover monsters van het gesteente verzamelde, samen met de bodem en lucht aan het oppervlak, als onderdeel van zijn verkenningsmissie, zochten Weiss, lid van het wetenschappelijke team van de rover, en Mansbach naar manieren om de oorspronkelijke oriëntatie van het gesteente van de rover te bepalen. monsters als een eerste stap in de richting van het reconstrueren van de magnetische geschiedenis van Mars.

"Het was een geweldige kans, maar aanvankelijk was er geen missievereiste om het gesteente te oriënteren", merkt Mansbach op.

Om de rol van een monster te schatten, maakte het team gebruik van een van de camera's aan boord van de rover, die een beeld maakt van het oppervlak waar de boor op het punt staat monsters te nemen. Afgebeeld is de Volhardingsoefening gemaakt door de Volharding. Afgebeeld met Mastcam-Z op sol 499. Credit:NASA/JPL-Caltech/ASU

Rol mee

Gedurende een aantal maanden ontmoetten Mansbach en Weiss NASA-ingenieurs om een ​​plan uit te werken voor het schatten van de oorspronkelijke oriëntatie van elk bodemmonster voordat het uit de grond werd geboord. Het probleem leek een beetje op het voorspellen in welke richting een kleine cirkel cake wijst, voordat je een ronde koekjesvormer naar binnen draait om er een stuk uit te trekken. Op dezelfde manier, om gesteente te bemonsteren, schroeft Perseverance een buisvormige boor in een loodrechte hoek in de grond en trekt de boor vervolgens direct weer naar buiten, samen met eventueel gesteente dat erin dringt.

Om de oriëntatie van de rots te schatten voordat deze uit de grond werd geboord, realiseerde het team zich dat ze drie hoeken moesten meten:de hade, azimut en roll, die vergelijkbaar zijn met de pitch, gier en roll van een boot. De hade is in wezen de helling van het monster, terwijl de azimut de absolute richting is waarin het monster wijst ten opzichte van het ware noorden. De rol geeft aan hoeveel een monster moet draaien voordat het terugkeert naar zijn oorspronkelijke positie.

In gesprekken met ingenieurs bij NASA ontdekten de MIT-geologen dat de drie hoeken die ze nodig hadden verband hielden met metingen die de rover tijdens zijn normale werkzaamheden zelfstandig uitvoert. Ze realiseerden zich dat ze voor het schatten van de hade en azimut van een monster de metingen van de oriëntatie van de boor door de rover konden gebruiken, omdat ze konden aannemen dat de helling van de boor evenwijdig is aan elk monster dat wordt geëxtraheerd.

Om de rol van een monster te schatten, maakte het team gebruik van een van de camera's aan boord van de rover, die een beeld maakt van het oppervlak waar de boor op het punt staat monsters te nemen. Ze redeneerden dat ze alle onderscheidende kenmerken op het oppervlaktebeeld konden gebruiken om te bepalen hoeveel het monster zou moeten draaien om terug te keren naar de oorspronkelijke oriëntatie.

  • Een mozaïekafbeelding, gemaakt door de Mastcam-Z van de rover, toont een deel van de Jezero-kratervloer, waar Perseverance kernen van het gesteente van Mars boorde. Krediet:NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS
  • Een mozaïekafbeelding, gemaakt door de Mastcam-Z van de rover, toont een gebied in de Jezero-delta, waar Perseverance kernen heeft geboord en verzameld. Krediet:NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

In gevallen waar het oppervlak geen onderscheidende kenmerken vertoonde, gebruikte het team de laser aan boord van de rover om een ​​markering in de rots te maken, in de vorm van de letter ‘L’, voordat er een monster werd uitgeboord – een beweging waar tijdens de bijeenkomst gekscherend naar werd verwezen. tijd als de eerste graffiti op een andere planeet.

Door alle positionerings-, oriëntatie- en beeldgegevens van de rover te combineren, schatte het team de oorspronkelijke oriëntaties van alle twintig tot nu toe verzamelde bodemmonsters van Mars, met een nauwkeurigheid die vergelijkbaar is met de oriëntatie van gesteenten op aarde.

"We kennen de oriëntaties met een onzekerheid van binnen 2,7 graden, wat beter is dan wat we kunnen doen met gesteenten in de aarde", zegt Mansbach. "We werken nu samen met ingenieurs om dit oriëntatieproces te automatiseren, zodat het in de toekomst met andere monsters kan worden gedaan."

"De volgende fase zal de meest opwindende zijn", zegt Weiss. "De rover zal buiten de krater rijden om de oudst bekende rotsen op Mars te vinden, en het is een ongelooflijke kans om deze rotsen te kunnen oriënteren en hopelijk veel van deze oude processen bloot te leggen."

Meer informatie: Benjamin P. Weiss et al., Georiënteerde bodemmonsters geboord door de Perseverance Rover op Mars, Aarde- en ruimtewetenschappen (2024). DOI:10.1029/2023EA003322

Aangeboden door Massachusetts Institute of Technology

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Wereldwijd onderzoeksteam vult taalkloof in plantenwetenschap
  2. Onderzoek toont effecten aan van hogere herfsttemperaturen op insecten
  3. Het ochtendkoor horen:Okina was een nieuw akoestisch monitoringnetwerk
  4. Door bewijzen gesteunde manieren om gefocust te blijven wanneer u studeert
  5. Een reisbrochure van Science Cell maken
  6. Introns versus Exons: Wat zijn de overeenkomsten & verschillen?
  7. Voor een gestreepte mangoest in het noorden van Botswana, communiceren met familie kan dodelijk zijn
  8. Onderzoek onthult kwetsbaarheden voor kanker bij populaire hondenrassen
  9. Hoe een lang verloren gewaande vissoort werd teruggebracht naar Bendigo

Wetenschap