NASAs InSight-mission vil se dybt ind i hjertet af Mars efter spor om dens fortid

I årtier, jordboere har sendt rumfartøjer til Mars for at studere planetens støvede overflade og dens tynde atmosfære. Nu sender NASA en lander til den røde planet for at se dybt ind i dens hjerte.

Allerede lørdag morgen, NASA's InSight vil sprænge ud fra Vandenberg Air Force Base i Californien. Efter en næsten syv måneder lang rejse, det vil begynde at sondere det dybe indre af en nærliggende verden, der engang kunne have lignet meget mere vores egen.

Den indre udforskning ved hjælp af seismiske undersøgelser, Geodesy and Heat Transport mission har til formål at forstå planetens skjulte varmestrøm, dens seismiske aktivitet og arten af ​​dens kerne. Alle disse kunne hjælpe videnskabsmænd med at dykke ned i historien og udviklingen af ​​vores planetariske nabo.

"Selvom vi har haft en masse missioner til Mars - orbitere og også landere og rovere, der kravler rundt på overfladen - har vi aldrig haft en mission, der var viet til at se ind i Mars, " sagde Gerald Schubert, en geofysiker og planetfysiker ved UCLA, som ikke er involveret i missionen. "InSight er virkelig enestående i at udforske den indre struktur og sammensætning af de terrestriske planeter. Der har aldrig rigtig været sådan en før."

NASA har sendt seismometre til Mars før, ombord på de to vikingelandere, der landede i 1976. Men de virkede ikke som planlagt - instrumentet på Viking 1 fejlede, og den på Viking 2 blev overvældet af vibrationer fra marsvindene. (Sidste gang NASA-seismometre blev installeret uden for Jorden var under Apollo-missionerne til månen.)

Bruce Banerdt husker de vikinge-fejl alt for godt. En kandidatstuderende i geologiske videnskaber på det tidspunkt, han følte et sus af forfærdelse, da det stod klart, at sensorerne ikke ville producere meget, hvis nogen, seismologiske data.

Nu er Banerdt geofysiker ved Jet Propulsion Laboratory i La Canada Flintridge og hovedforsker for InSight. Med en ny generation af Mars-seismometre klar til lancering, "Jeg kan næsten ikke sove om natten, Jeg er så spændt, sagde han. Det har været så lang en vej.

Rovers, landere og kredsende rumfartøjer har fundet beviser for søer, floder, vulkaner og livsvenlige kemiske kombinationer på Mars. Seismologi gør det muligt for videnskabsmænd at få et glimt af de interne manipulationer, der førte til disse funktioner.

"Med seismologi, vi kan dybest set sammensætte et 3-D kort over planetens indre, " sagde Banerdt. "Udfra det kan vi begynde at forstå, hvordan planeten blev dannet, hvordan det virker."

For milliarder af år siden, videnskabsmænd mener, Mars lignede meget mere Jorden:Den havde vandsøer og måske endda et lavvandet hav under hævede skyer, der flød i en tyk atmosfære. Test udført af Curiosity-roveren har vist, at mikrobielt liv teoretisk kunne have eksisteret i et miljø som dette.

Så afkølede planetens indre, og Mars mistede det meste af sin atmosfære. Uden det, vandet fordampede og overfladen blev rusten, støvet vidde, vi ser i dag.

At studere Mars' indre dynamik vil hjælpe videnskabsmænd med at lære, hvorfor den udviklede sig, som den gjorde, sagde Banerdt.

For eksempel, Jorden har et beskyttende magnetfelt, der forhindrer vores atmosfære i at blive fjernet af solvinden og kosmiske stråler. Det felt er drevet af bevægelsen af ​​smeltet metal i Jordens kerne.

Mars ser ud til at have mistet sit magnetiske skjold tidligt i sin historie, og planetens atmosfære i dag er omkring 100 gange tyndere end Jordens. At studere Mars-kernen kunne hjælpe forskere med at forstå, hvorfor Mars' skæbne afveg fra vores egen.

På en klippeplanet som Mars, varmen, der kommer fra kernen, produceres af radioaktive grundstoffer, sagde Sue Smrekar, en JPL geofysiker og InSights stedfortrædende hovedefterforsker. Den varme ville have drevet vulkaner fra Mars og andre geofysiske reaktioner, i sidste ende producerer planetens atmosfære og i det mindste noget af dets flydende vand.

At vide ting som hvor atmosfæren kom fra, hvad der var i det, og hvor længe det varede, kunne hjælpe videnskabsmænd med at vurdere, hvor længe Mars var vært for livsvenlige miljøer. Og at kende koncentrationerne af radiogene elementer inde i Mars vil hjælpe forskerne med at finde ud af, hvor meget energi der var til rådighed for at brænde al denne aktivitet, sagde Smrekar.

"Det hjælper os med bedre at forstå planetens oprindelige byggesten, " hun sagde.

Når InSight lander på Mars i slutningen af ​​november, det vil fungere som en læge med solpaneler, bruger sine tre hovedinstrumenter til at måle planetens temperatur, tjek dens reflekser og lav et sonogram.

Fartøjet vil placere et seismometer på planetens overflade og derefter dække det med et beskyttende skjold for at dæmpe vinden og termisk "støj" på overfladen. Dette seismometer vil lytte efter marsskælv - Mars-versionen af ​​jordskælv - såvel som meteoritnedslag.

Begge producerer seismiske bølger, der ændres på forskellige måder, når de passerer gennem planetens materialelag. Jo længere væk disse forstyrrelser stammer, jo bedre, fordi bølgerne vil passere gennem mere materiale, før de når seismometeret. At studere de subtile modifikationer af disse bølger vil afsløre et klarere billede af planetens indhold.

InSight vil også implementere en varmestrømsonde for at få en bedre fornemmelse af planetens indre temperatur, hamre det omkring 16 fod dybt for at undgå indflydelsen fra dag-nat-svingninger på overfladen. De ændringer, den opdager, skulle hjælpe videnskabsmænd med at bestemme, hvor varmt Mars' indre er.

Endelig, rumfartøjet vil måle skiftet i radiosignaler mellem det og Jorden for at se, hvor meget Mars nordpol slingrer, når planeten drejer rundt om solen. Slingrenes størrelse og frekvens kunne give hints om diameteren og tætheden af ​​planetens kerne.

Mens videnskabsmænd har lavet kvalificerede gæt om, hvordan Mars-interiøret ser ud, de ved stadig ikke med sikkerhed, hvad de vil finde, sagde Sean Solomon, en seismolog og planetforsker ved Columbia University, som var hovedefterforsker for NASA's 2011 MESSENGER-mission til Merkur.

"Meget af det, vi forstår om seismiske optegnelser fra Jorden, gælder muligvis ikke, når vi går til en anden planetarisk krop, " sagde Salomon, som ikke er involveret i InSight.

Det er en god ting, siger videnskabsmænd.

Hver af klippeplaneterne i vores solsystem - især Venus, Jorden og Mars - er lavet af nogenlunde det samme stof og dannet i nogenlunde det samme solmiljø. Men subtile forskelle i faktorer som deres størrelse, sammensætning og afstand fra solen fik hver planet til at se meget anderledes ud end dens naboer.

På den måde, hver af dem fungerer som en separat kørsel af et naturligt eksperiment, der kan lære os om planeter generelt, sagde Salomon.

"En dag vil vi sende rumfartøjer til den nærmeste stjerne med planeter, men i mellemtiden er vi begrænset til, hvilke astronomiske observationer der kan foretages, " sagde han. "Så jo dybere forstår vi vores solsystems naboer, jo bedre position vil vi være i til at fortolke, hvad vi kan måle fra exoplaneter."

©2018 Los Angeles Times
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.