Am 18. Februar 2021 hat die NASA Ausdauer Rover wird den Mars erreichen, einen erschütternden Abstieg durch die Atmosphäre des Planeten machen und im Kratersee . Als wäre es ein Schwester-Rover, Neugier ,Dieser Roboter-Explorer wird eine Region erkunden, die einst fließendes Wasser unterstützte, und mit einer fortschrittlichen Suite wissenschaftlicher Instrumente nach Anzeichen mikroskopischen Lebens suchen, das dort vor Milliarden von Jahren existiert haben könnte.
Das ist keine leichte Aufgabe, deshalb bringt der Rover seine Planeteninstrument für die Röntgenlithochemie (PIXL). Dieses Präzisionsinstrument befindet sich am Ende seines 2 Meter langen Arms und wird von künstlicher Intelligenz (KI) angetrieben. Der PIXL wird dabei eine zentrale Rolle spielenAusdauerMission, mit einem Kernbohrer, um Proben zu gewinnen, die auf der Oberfläche zwischengespeichert werden und von einer zukünftigen Mission zur Erde zurückgebracht werden.
Jede Mission von derWikingerLander zumNeugierrover ist mit einem Röntgenfluoreszenzspektrometer ausgestattet, mit dem die Zusammensetzung von Boden- und Gesteinsproben untersucht wird. PIXL verbessert jedoch alle diese bisherigen Instrumente dank seines leistungsstarken, fein fokussierten Röntgenstrahls zur Bestimmung der Menge und Verteilung von Chemikalien auf der Oberfläche.
Um diesem Präzisions-Röntgenstrahl zu helfen, die besten zu untersuchenden Ziele zu finden, wird das Instrument auch mit einem Gerät mit sechs mechanischen Beinen (einem Hexapod) geliefert, das PIXL mit dem Roboterarm verbindet. Hier kommt künstliche Intelligenz ins Spiel, die beim Zielen des Arms hilft, um sicherzustellen, dass er einen möglichst genauen Scan erhält.
Abigail Allwood, die leitende Ermittlerin des PIXL-Instruments am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA, erklärte in einer NASA Pressemitteilung :
„Der Röntgenstrahl von PIXL ist so schmal, dass er kleine Merkmale wie ein Salzkorn lokalisieren kann. Dies ermöglicht uns, die von uns erkannten Chemikalien sehr genau mit bestimmten Texturen in einem Gestein zu verknüpfen. Der Hexapod findet selbst heraus, wie er seine Beine noch näher an ein Felsziel richten und ausstrecken kann. Es ist wie ein kleiner Roboter, der es sich am Ende des Roverarms gemütlich gemacht hat.“
Die Fähigkeit, bestimmte Gesteinstexturen zu beurteilen, ist entscheidend, um zu bestimmen, welche Proben es wert sind, zur Erde zurückgeschickt zu werden. Auf der Erde gibt es viele verschiedene Arten von geformten Gesteinen, die das Ergebnis uralter Schichten versteinerter Bakterien sind. Ein gutes Beispiel sind Stromatolithen, eine Art geschichtetes Sedimentgestein, das von photosynthetischen Cyanobakterien normalerweise in flachem Wasser erzeugt wird.
Sobald eine Gesteinsprobe ausgewählt wurde, wird der Arm des Rovers nahe daran platziert und PIXL misst die Entfernung mit einem Laser und einer Kamera. Dann machen die Beine des Hexapods winzige Bewegungen (im Mikrometerbereich), sodass das Gerät ein Ziel scannen kann, das nicht größer als die Größe einer Briefmarke ist. Dies besteht darin, den Zielbereich mit 10-Sekunden-Bursts von Röntgenpulsen zu bombardieren und dann 100 Mikrometer zu neigen, um eine weitere Messung durchzuführen.
Im Laufe von etwa acht oder neun Stunden wird das PIXL-Instrument dies tausende Male tun, um eine chemische Karte der Gesteinsoberfläche zu erstellen. Dies wird den Wissenschaftsteams auf der Erde sagen, welche Chemikalien in diesem winzigen Bereich des Gesteins gefunden werden. Der Zeitrahmen dieser mikroskopischen Anpassungen ist aufgrund der extremen Temperaturänderungen, die der Rote Planet im Laufe eines Tages durchmacht, kritisch.
Tagsüber ändert sich die Temperatur auf dem Mars um mehr als 38°C (100°F), wodurch das Metall aufAusdauer's Roboterarm zum Ausdehnen und Zusammenziehen um bis zu 13 mm (ein halber Zoll). Um thermische Kontraktionen zu minimieren, wird PIXL seine wissenschaftlichen Operationen nur nachts durchführen, wenn die Temperaturen stabiler sind. „PIXL ist eine Nachteule“, fasst Allwood zusammen
Lange bevor Missionen Röntgenfluoreszenz zur Bestimmung der Zusammensetzung von Gesteinen auf anderen Planeten nutzten, nutzten Geologen und Metallurgen sie, um bestimmte Materialien zu identifizieren. Ein Ort, an dem es zu einem Standardverfahren wurde, waren Museen, wo Experten es verwendeten, um die Herkunft von Gemälden zu bestimmen und Fälschungen zu erkennen. Als Chris Heirwegh, Röntgenfluoreszenz-Experte im PIXL-Team am JPL, erklärt :
„Wenn Sie wissen, dass ein Künstler normalerweise ein bestimmtes Titanweiß mit einer einzigartigen chemischen Signatur von Schwermetallen verwendet, können diese Beweise helfen, ein Gemälde zu authentifizieren. Oder Sie können feststellen, ob eine bestimmte Art von Farbe nicht aus Frankreich, sondern aus Italien stammt und sie mit einer bestimmten künstlerischen Gruppe aus dieser Zeit in Verbindung bringt.“
Im Interesse der NASAAusdauerMission ist die Röntgenfluoreszenz ein integraler Bestandteil der Astrobiologie. Als aufstrebendes Studiengebiet befasst sich die Astrobiologie damit, die verschiedenen Verbindungen zu finden, die mit Leben (auch bekannt als Biosignaturen) auf anderen Planeten und Asteroiden in Verbindung gebracht werden, und ermöglicht es Wissenschaftlern so, zu verfolgen, wie sie vor Milliarden von Jahren in unserem Sonnensystem verteilt wurden.
Wenn es auf dem Mars verwendet wird, wird es ein Mittel sein, um die Geheimnisse der alten Vergangenheit des Mars zu lüften. Allwood ist mit diesem Verfahren bestens vertraut und hat Röntgenfluoreszenz verwendet, um die Existenz von Stromatolith-Gesteinen in ihrem Heimatland Australien zu bestimmen. Diese Entdeckung machte international Aufsehen, da die Stromatolithen einige der ältesten versteinerten Mikroben der Erde enthielten (ca. 3,5 Milliarden Jahre alt).
Neben der Suche nach Spuren vergangener (und vielleicht sogar gegenwärtiger!)Ausdauerwird auch das Klima und die Geologie des Planeten charakterisieren und den Weg für die Erforschung durch den Menschen ebnen. Es wird auch die erste Mission in der Geschichte sein, die Proben in einem Cache hinterlässt, die von einer zukünftigen Mission, die wahrscheinlich aus einem Lander, einem Rover und einem Orbiter besteht, zur Erde zurückgebracht werden (siehe Video oben für weitere Details).
Mit etwas Glück wird Perseverance der Abschluss für astrobiologische Studien auf dem Mars sein, ein Prozess, der vor fast fünfzig Jahren begann. Wahrscheinlicher ist jedoch, dass es Daten erhält, die mehr Fragen aufwerfen als beantworten, was menschliche Missionen zum Mars umso notwendiger macht. Unabhängig davon, was immer wir finden, wird mehr Einblick in die Entwicklung des Sonnensystems und die Ursprünge des Lebens selbst geben.
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