Hvor skal fremtidige astronauter lande på Mars? Følg vandet

Så du vil bygge en Mars-base. Hvor skal man begynde? Som enhver menneskelig bosættelse, det ville være bedst placeret i nærheden af ​​tilgængeligt vand. Ikke alene vil vand være afgørende for livsstøttende forsyninger, det vil blive brugt til alt fra landbrug til produktion af de raketdrivmidler, som astronauterne skal vende tilbage til Jorden.

At slippe alt det vand til Mars ville være dyrt og risikabelt. Det er derfor, NASA har engageret videnskabsmænd og ingeniører siden 2015 for at identificere aflejringer af Mars vandis, der kunne være inden for rækkevidde af astronauter på planetens overflade. Men, selvfølgelig, vand har enorm videnskabelig værdi, også:Hvis nutidens mikrobielle liv kan findes på Mars, det ville sandsynligvis også være i nærheden af ​​disse vandkilder.

En ny undersøgelse dukker op i Natur astronomi omfatter et omfattende kort, der beskriver, hvor vandis er mest og mindst sandsynligt at blive fundet på planetens nordlige halvkugle. Ved at kombinere 20 års data fra NASAs Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter, og den nu inaktive Mars Global Surveyor, papiret er arbejdet i et projekt kaldet Subsurface Water Ice Mapping, eller SVØM. SWIM-indsatsen ledes af Planetary Science Institute i Tucson, Arizona, og administreres af NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien.

"Den næste grænse for Mars er for menneskelige opdagelsesrejsende at komme under overfladen og lede efter tegn på mikrobielt liv, " sagde Richard Davis, som leder NASAs bestræbelser på at finde ressourcer fra mars som forberedelse til at sende mennesker til den røde planet. "Vi indser, at vi er nødt til at lave nye kort over underjordisk is for at forbedre vores viden om, hvor isen er til både videnskabelig opdagelse og lokale ressourcer, som astronauter kan stole på."

I den nærmeste fremtid, NASA planlægger at afholde en workshop for tværfaglige eksperter for at vurdere potentielle menneskelige landingssteder på Mars baseret på denne forskning og andre videnskabs- og ingeniørkriterier. Dette kortlægningsprojekt kunne også informere undersøgelser fra fremtidige orbitere, som NASA håber at sende til den røde planet.

NASA annoncerede for nylig, at sammen med tre internationale rumorganisationer, underskrivelsen af ​​en hensigtserklæring om at udforske et muligt internationalt Mars Ice Mapper-missionskoncept. Erklæringen bringer agenturerne sammen for at etablere et fælles konceptteam til at vurdere missionspotentiale samt partnerskabsmuligheder mellem NASA, Agenzia Spaziale Italiana (den italienske rumfartsorganisation), den canadiske rumfartsorganisation, og Japan Aerospace Exploration Agency.

Beliggenhed, Beliggenhed, Beliggenhed

Spørg Mars-forskere og ingeniører, hvor den mest tilgængelige underjordiske is er, og de fleste vil pege på området under Mars' polarområde på den nordlige halvkugle. På jorden, denne region er, hvor du finder Canada og Europa; på Mars, det omfatter sletterne i Arcadia Planitia og gletsjerfyldte dale i Deuteronilus Mensae.

Sådanne områder repræsenterer en bogstavelig mellemvej mellem hvor man finder mest vandis (polerne), og hvor man finder mest sollys og varme (ækvator). De nordlige mellembredder tilbyder også gunstige højder til landing. Jo lavere højde, jo større mulighed har et rumfartøj for at bremse ved hjælp af friktion fra Mars-atmosfæren under dets nedstigning til overfladen. Det er især vigtigt for tunge landere i menneskeklassen, da Mars' atmosfære kun er 1 % så tæt som Jordens og dermed giver mindre modstand for indkommende rumfartøjer.

"Ultimativt, NASA gav SWIM-projektet til opgave at finde ud af, hvor tæt på ækvator du kan gå for at finde underjordisk is, " sagde Sydney Do, lederen af ​​Mars Water Mapping Project hos JPL. "Forestil dig, at vi har tegnet en snoet linje på tværs af Mars, der repræsenterer den isgrænse. Disse data giver os mulighed for at tegne den linje med en finere pen i stedet for en tyk markør og fokusere på dele af den linje, der er tættest på ækvator."

Men at vide, om en overflade skjuler is, er ikke let. Ingen af ​​de instrumentdatasæt, der blev brugt i undersøgelsen, var designet til at måle is direkte, sagde Gareth Morgan fra Planetary Science Institute. SWIM-projektets medleder og papirets hovedforfatter. I stedet, hvert orbiter-instrument detekterer forskellige fysiske egenskaber - høje koncentrationer af brint, høj radarbølgehastighed, og den hastighed, hvormed temperaturen ændrer sig i en overflade - det kan tyde på tilstedeværelsen af ​​is.

"På trods af at have 20 års data og et fantastisk udvalg af instrumenter, det er svært at kombinere disse datasæt, fordi de alle er så forskellige, " sagde Morgan. "Det er derfor, vi vurderede konsistensen af ​​et issignal, viser områder, hvor flere datasæt indikerer, at der er is til stede. Hvis alle fem datasæt peger på is — bingo."

Hvis, sige, kun to af dem gjorde, holdet ville forsøge at finde ud af, hvor konsekvente signalerne var, og hvilke andre materialer der kunne skabe dem. Selvom de forskellige datasæt ikke altid passede perfekt, de supplerede ofte hinanden. For eksempel, nuværende radarer kigger dybt under jorden, men ser ikke toppen 30 til 50 fod (10 til 15 meter) under overfladen; et neutronspektrometer ombord på én orbiter målte brint i det øverste jordlag, men ikke under. Højopløselige billeder afslørede is kastet op på overfladen efter nylige meteoritnedslag, at levere direkte beviser til at supplere radar og andre fjernmålingsindikatorer for vandis.

Næste skridt

Mens Mars-eksperter ser på disse nye kort over underjordisk is, NASA overvejer allerede, hvad de næste skridt ville være. For en, blinde vinkler i aktuelt tilgængelige data kan løses ved at sende en ny radarmission til Mars, der kunne være hjemme i de områder af størst interesse for menneskelige missionsplanlæggere:vandis i de øverste lag af undergrunden.

En fremtidig radar-fokuseret mission rettet mod den nære overflade kunne også fortælle videnskabsmænd mere om blandingen af ​​materialer fundet i klippelaget, støv, og andet materiale fundet på toppen af ​​is. Forskellige materialer vil kræve specialiserede værktøjer og tilgange til gravning, boring, og adgang til vandisaflejringer, især i det ekstreme Mars-miljø.

Kortlægningsindsatsen i 2020'erne kunne hjælpe med at gøre menneskelige missioner til Mars mulige allerede i 2030'erne. Men før det, der vil være en robust debat om placeringen af ​​menneskehedens første forpost på Mars:et sted, hvor astronauter vil have de lokale vandisressourcer, der er nødvendige for at opretholde dem, samtidig med at de er i stand til at gøre værdifulde opdagelser om udviklingen af ​​klippeplaneter, beboelighed, og potentialet for liv på verdener hinsides Jorden.