De ce sunt oamenii de știință interesați de aerul din tuburile de probă de la NASA pe Marte?

Roverul Perseverance Mars de la NASA stochează mostre de rocă și sol în tuburi sigilate de pe suprafața planetei pentru a fi recuperate în misiuni viitoare, așa cum se arată în această ilustrație. Sursa imagine: NASA/JPL-Caltech

Ascuns cu fiecare probă de rocă și sol colectată de NASARoverul Perseverance este un potențial avantaj pentru oamenii de știință din atmosferă.

Perseverența NASA Marte Roverul colectează mostre de pe Marte, inclusiv miezuri de rocă și gaze atmosferice, pentru a se întoarce în cele din urmă pe Pământ. Aceste mostre pot oferi informații importante asupra atmosferei marțiane și a evoluției acesteia, dezvăluind probabil prezența vieții microbiene cu miliarde de ani în urmă. Probele de gaze, în special, ar putea oferi date valoroase despre urmele de gaze și despre clima antică a planetei, care se compară cu istoria atmosferei Pământului și ajută la informarea viitoarelor misiuni cu echipaj uman pe Marte.

Colecția de probe de pe Marte

Cu fiecare nucleu stâncos pe care roverul Perseverance Mars al NASA îl sigilează în tuburile sale de prelevare de titan, oamenii de știință din atmosferă devin mai entuziasmați. Aceste mostre sunt colectate pentru o eventuală livrare pe Pământ, ca parte a campaniei de returnare a probelor pe Marte douăzecișipatru luate până acum.

Cele mai multe dintre aceste mostre constau din miezuri de rocă sau resturi de rocă (roci sparte și praf) care pot dezvălui informații importante despre istoria planetei și dacă viața microbiană a existat cu miliarde de ani în urmă. Dar unii oameni de știință sunt încântați de perspectiva de a studia „spațiul capului” sau aerul din camera suplimentară din jurul materialului stâncos, în tuburi.

Ei vor să afle mai multe despre atmosfera marțiană, care constă în principal din dioxid de carbon, dar ar putea include și urme de alte gaze care ar fi putut fi prezente de la formarea planetei.

Această imagine arată un miez de rocă de mărimea unei bucăți de cretă într-un tub de probă situat în interiorul instrumentului de foraj al roverului Perseverance Mars al NASA. Odată ce roverul închide tubul, aerul va fi prins în spațiul suplimentar din tub, văzut aici în spațiul mic (numit „spațiu de cap”) deasupra stâncii. Sursa imagine: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Perspective de la Mars Headspace

„Probele de aer de pe Marte nu ne vor spune doar despre clima și atmosfera actuală, ci și despre cum s-au schimbat acestea de-a lungul timpului”, a spus Brandi Carrier, un cercetător planetar la Laboratorul de propulsie cu reacție (JPL) al NASA din California de Sud. „Ne va ajuta să înțelegem cum evoluează climatele diferite de ale noastre.”

Printre probele care ar putea fi aduse pe Pământ este doar un tub plin cu gaz depus pe suprafața lui Marte ca parte a unui depozit de probe. Dar o cantitate mult mai mare de gaz din matricea roverului se află în spațiul central al probelor de rocă. Este unic deoarece gazul va interacționa cu materialul stâncos din interiorul tuburilor timp de ani de zile înainte ca probele să fie deschise și analizate în laboratoarele de pe Pământ. Ceea ce extrag oamenii de știință din ele va da o idee despre cantitatea de vapori de apă care se învârtește lângă suprafața lui Marte, care este unul dintre factorii care determină de ce se formează gheața acolo unde se întâmplă pe planetă și cum a evoluat ciclul apei de pe Marte în timp.

Se vede aici un tub sigilat care conține o mostră din suprafața marțiană colectată de roverul Perseverance Mars al NASA, după ce a depus-o împreună cu alte tuburi într-un „depozit de probe”. Alte tuburi de probă umplute sunt stocate în interiorul roverului. Sursa imagine: NASA/JPL-Caltech

Comparația dintre gazele în urmă și atmosferele antice

Oamenii de știință doresc, de asemenea, să înțeleagă mai bine urmele de gaze din aerul marțian. Și mai interesantă din punct de vedere științific ar fi descoperirea gazelor nobile (cum ar fi neonul, argonul și xenonul), care sunt atât de nereactive încât ar fi putut fi prezente în atmosferă, neschimbate, de la formarea lor cu miliarde de ani în urmă. Dacă aceste gaze sunt captate, ele ar putea dezvălui dacă Marte a început cu o atmosferă. (Vechiul Marte avea o atmosferă mai groasă decât în ​​prezent, dar oamenii de știință nu sunt siguri dacă a fost mereu acolo sau dacă s-a dezvoltat mai târziu.) Există, de asemenea, întrebări mari despre cum se compară atmosfera antică a planetei cu cea a Pământului timpuriu.

În plus, spațiul de cap va oferi o oportunitate de a evalua dimensiunea și toxicitatea particulelor de praf, informații care vor ajuta viitorii astronauți de pe Marte.

„Probele de gaz au multe de oferit oamenilor de știință de pe Marte”, a spus Justin Simon, geochimist la Centrul Spațial Johnson al NASA din Houston, care face parte dintr-un grup de peste o duzină de experți internaționali care ajută la hotărârea care probe ar trebui să colecteze roverul. „Chiar și oamenii de știință care nu studiază Marte vor fi interesați pentru că va face lumină asupra modului în care se formează și evoluează planetele.”

Probe de aer Apollo

În 2021, un grup de cercetători planetari, inclusiv oameni de știință de la NASA, a studiat aerul adus de pe Lună într-un container de oțel de către Apollo 17 Astronauți acum aproximativ 50 de ani.

„Oamenii cred că Luna nu are aer, dar atmosfera ei este foarte fragilă și interacționează cu rocile de suprafață lunară în timp”, a spus Simon, care studiază o varietate de mostre planetare la Johnson. „Aceasta include gazele nobile care scapă din interiorul Lunii și se adună pe suprafața Lunii.”

Tehnici de laborator pentru analiza gazelor

Modul în care echipa lui Simon a extras gazul pentru studiu este similar cu ceea ce s-ar putea face cu probele de aer ale lui Perseverance. În primul rând, plasează recipientul nedeschis anterior într-un recipient etanș. Apoi au perforat oțelul cu un ac pentru a extrage gazul și l-au plasat într-o capcană rece, un tub în formă de U care se extinde într-un lichid, cum ar fi azotul, cu un punct de îngheț scăzut. Prin modificarea temperaturii lichidului, oamenii de știință au reușit să capteze unele gaze cu puncte de îngheț mai mici în partea de jos a capcanei de frig.

„Probabil că există 25 de fabrici în lume care manipulează gazul în acest fel”, a spus Simon. El a adăugat că, pe lângă faptul că este folosită pentru a studia originea materialelor planetare, această abordare poate fi aplicată gazelor emise de izvoarele termale și celor emise de pereții vulcanilor activi.

Desigur, aceste surse furnizează mult mai mult gaz decât oferă Perseverance în tuburile sale de probă. Dar dacă un singur tub nu conține suficient gaz pentru un anumit experiment, oamenii de știință de pe Marte pot combina gazele din mai multe tuburi pentru a obține o probă combinată mai mare – o altă metodă care oferă o oportunitate suplimentară pentru știință.

Roverul Marte Perseverance al NASA

Roverul Perseverance al NASA, parte a misiunii Marte 2020, este un laborator mobil avansat conceput pentru a explora suprafața lui Marte. Rover-ul a fost lansat pe 30 iulie 2020 și a aterizat pe Marte pe 18 februarie 2021, în craterul Jezero, misiunea principală a Perseverance este să caute semne de viață antică și să colecteze mostre de roci și regolit (roci sparte și sol). întoarcere. la pamant.