Wir haben in den letzten Jahren viel über den Mars gelernt. Mehrere Orbiter und äußerst erfolgreiche Rover-Missionen haben eine Kaskade von Entdeckungen über unseren Nachbarplaneten geliefert. Aber um den nächsten Schritt bei der Entschlüsselung der Geheimnisse des Mars zu machen, müssen wir Marsproben zur Erde zurückbringen.
Sowohl die ESA als auch die NASA planen, Proben vom Mars zurück zu Labors hier auf der Erde zu bringen, wo sie einer detaillierten Analyse unterzogen werden können, die mit Rovern auf der Marsoberfläche einfach nicht möglich ist. Diese Anstrengung wird als bezeichnet Mars-Probenrückgabekampagne . Vielleicht überraschenderweise besteht der schwierigste Teil nicht darin, die Proben zurück zur Erde zu bringen, sondern die Reihenfolge der wissenschaftlichen Untersuchungen dieser Proben festzulegen.
„Mars Sample Return wäre ein großer Fortschritt für die Marsforschung und die Erforschung des Sonnensystems.“
Sanjay Vijendran, Koordinator der ESA-Kampagne zur Rückgabe von Marsproben.
Die Proben werden von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt sehr begehrt sein. Sie haben das Potenzial, Geheimnisse zu lüften und entscheidende Fragen in unserem Bestreben, den Mars zu verstehen, zu beantworten.
' Rückkehr der Marsprobe wäre ein riesiger Fortschritt für die Marsforschung und die Erforschung des Sonnensystems“, schließt Sanjay Vijendran, Koordinator der Mars Sample Return Campaign der ESA. „Die Proben werden unser Verständnis des Mars, der Geschichte unseres Sonnensystems, grundlegend verbessern und uns bei der Planung zukünftiger Explorationsmissionen helfen.“
Damit diese Proben ihrem Potenzial gerecht werden, müssen sie sorgfältig behandelt werden. Aber alles beginnt damit, die Proben zur Erde zurückzubringen.
Die ESA und die NASA arbeiten zusammen, um diese Proben zur Erde zu bringen. Der Mars-Rover 2020 der NASA wird Proben vorbereiten und sie in Gefäßen auf der Oberfläche belassen. Dann wird der Sample Return Lander auf einer Plattform in der Nähe des Landeplatzes des Rovers Mars 2020 landen. Ein ESA-Rover, Sample Fetch Rover (SFR) genannt, wird diese Plattform verlassen und die Proben sammeln.
Der SFR liefert sie an die Plattform, wo sie in einem Kanister auf dem Mars Ascent Vehicle (MAV) platziert werden. Das MAV wird das erste Fahrzeug sein, das von der Marsoberfläche abhebt und die Proben in die Umlaufbahn des Mars bringt.
Als nächstes kommt der Earth Return Orbiter (ERT) der ESA, wo die Proben in ein versiegeltes Bio-Containment-System gebracht und dann in die Erdumlaufbahn gebracht werden. Von dort werden die Proben mit Hilfe von Fallschirmen an die Oberfläche geschickt, um sie zu bergen. Dann beginnt die Analyse.
NASA und ESA denken beide voraus, wie diese Proben, einschließlich Gestein, Gas und Staub, für maximalen wissenschaftlichen Nutzen gehandhabt werden sollen.
Die erste Überlegung ist die Kontrolle der Kontamination. Jede Exposition gegenüber der Erdatmosphäre verändert die Proben. Genau wie Proben vom Mond werden die Marsproben zum Schutz in Quarantäne gestellt.
„Die Probenröhrchen werden Marsgestein, Staub und Atmosphäre enthalten.“
Elliot Sefton-Nash, MSR-Wissenschaftler, ESA.
Es gibt Richtlinien, um nicht nur Proben vor der Umwelt der Erde zu schützen, sondern auch die Erde vor den Proben für alle Fälle zu schützen. 1959, zu Beginn des Raumfahrtzeitalters, gründete die internationale Gemeinschaft COSPAR, das Ausschuss für Weltraumforschung . COSPAR hat viele der Richtlinien entwickelt, die andere Welten vor irdischer Verseuchung schützen wollten und umgekehrt.
Im Moment aktualisiert COSPAR seine Richtlinien zur Vorbereitung der Marsproben.
Alles beginnt mit einer Sample Receiving Facility (SRF), in der die Proben unter Quarantäne gestellt werden. Noch bevor die Probenbehälter geöffnet werden, kann mit der wissenschaftlichen Untersuchung begonnen werden. Diese Marsproben sind äußerst wertvoll, so dass sogar jeglicher Marsstaub, der sich auf der Oberfläche der Probenbehälter abgesetzt hat, untersucht wird, bevor die Behälter überhaupt geöffnet werden. Die Proben können vor dem Öffnen auch mit nicht-invasiven Röntgenstrahlen untersucht werden.
Der Mars Sample Container mit einzelnen Probenröhrchen. Bildquelle: ESA-Anneke Le Floc’h
Bevor Proben geöffnet werden, wird die Reihenfolge der Untersuchung und Untersuchung festgelegt.
„Die Probenröhrchen werden Marsgestein, Staub und Atmosphäre enthalten“, sagt Elliot Sefton-Nash, MSR-Studienwissenschaftler vom Science Support Office der ESA Messungen wird die Uhr ticken: Beispielsweise könnten sich im Probenmaterial eingeschlossene Gase mit ihrer Umgebung vermischen, was die chemischen Signaturen des Mars verändern könnte, die wir messen wollen.“
Es gibt eine Vielzahl von Messungen, die Wissenschaftler durchführen wollen. Der Trick besteht darin, die beste Vorgehensweise zu finden, da einige dieser Messungen zeitkritisch sind und andere die Samples verändern. Außerdem müssen die Proben gemäß den planetaren Schutzprotokollen schließlich sterilisiert werden, falls sie von Mars-Anhaltern zur Erde geritten werden.
Aber die Sterilisation der Proben ist problematisch. Sie müssen durch Strahlung, chemische Verfahren oder Hitze sterilisiert werden, und all diese Methoden können die Proben verändern. Daher müssen wissenschaftliche Untersuchungen, die für diese Methoden sensibel sind, Priorität haben.
Der Jezero-Krater ist ein Paläosee und der Landeplatz für die Rover-Mission Mars 2020 der NASA, um nach früheren Leben zu suchen. Oben rechts im Krater ist die durch Überflutung geformte Auslassschlucht zu sehen. Uralte Flüsse haben die Buchten auf der linken Seite des Kraters geformt. Die Sedimente im Seegrund könnten uralt sein und wären wünschenswerte Proben für die Rückkehr zur Erde. Bildnachweis: NASA/Tim Goudge.
Das Gremium, das über den Umgang mit den Proben entscheidet, wird als Mars Sample Return Science Planning Group bezeichnet. Die gute Nachricht ist, dass diese Gruppe sagt, dass ungefähr 3/4 der wissenschaftlichen Untersuchungen nach der Sterilisation durchgeführt werden können.
Aber es gibt noch viele Entscheidungen zu durchdenken.
Die Reihenfolge der Untersuchungen nach der Sterilisation ist dennoch wichtig, da einige Messungen die Ergebnisse anderer beeinflussen. Einige Messungen zerstören beispielsweise Proben, um Ergebnisse zu erhalten, und nicht alle Messungen können an allen Proben durchgeführt werden. Laut ESA kann die Art des Labors, das die Arbeit verrichtet, ein entscheidender Faktor sein.
Präzisionsmessungen von Kohlenstoff in den Proben erfordern eine strenge Kontrolle des Kohlenstoffs im Labor. Es kann sein, dass ein Ganzmetalllabor benötigt wird, um valide Ergebnisse zu garantieren. Aber ein Ganzmetalllabor könnte Proben für andere Messungen kontaminieren. Die richtige Balance zu finden ist ein großes Rätsel.
Sobald die Space19 + Council der ESA ihre Beteiligung an der Mars Sample Return Mission trifft und abschließt, kann die Planung des Umgangs mit den Proben ernsthaft beginnen. Es liegt an der ESA, der NASA und der wissenschaftlichen Gemeinschaft, einen Plan zu entwickeln, der die meisten wissenschaftlichen Erkenntnisse aus den Proben liefert.