Detektiven ombord på NASAs Perseverance rover

Mars er langt fra 221B Baker Street, men en af ​​fiktionens mest kendte detektiver vil være repræsenteret på den røde planet efter NASAs Perseverance rover lander den 18. februar, 2021. SHERLOC, et instrument på enden af ​​roverens robotarm, vil jage efter spor i sandkornstørrelse i Mars-klipperne, mens de arbejder sammen med WATSON, et kamera, der vil tage nærbilleder af stenteksturer. Sammen, de vil studere klippeoverflader, kortlægning af tilstedeværelsen af ​​visse mineraler og organiske molekyler, som er de kulstofbaserede byggesten i livet på Jorden.

SHERLOC blev bygget på NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien, som leder Perseverance-missionen; WATSON blev bygget hos Malin Space Science Systems i San Diego. For de mest lovende sten, Perseverance-teamet vil kommandere roveren til at tage en halv tomme brede kerneprøver, opbevare og forsegle dem i metalrør, og deponer dem på overfladen af ​​Mars, så en fremtidig mission kan returnere dem til Jorden for mere detaljeret undersøgelse.

SHERLOC vil arbejde med seks andre instrumenter ombord på Perseverance for at give os en klarere forståelse af Mars. Det hjælper endda bestræbelserne på at skabe rumdragter, der vil holde stand i Mars-miljøet, når mennesker sætter foden på den røde planet. Her er et nærmere kig.

Ramans magt

SHERLOCs fulde navn er en mundfuld:Scanning af beboelige miljøer med Raman &luminescens for organiske stoffer og kemikalier. "Raman" refererer til Raman-spektroskopi, en videnskabelig teknik opkaldt efter den indiske fysiker C.V. Raman, som opdagede lysspredningseffekten i 1920'erne.

"Mens du rejser med skib, han prøvede at finde ud af, hvorfor havets farve var blå, " sagde Luther Beegle fra JPL, SHERLOC's hovedefterforsker. "Han indså, at hvis du skinner en lysstråle på en overflade, det kan ændre bølgelængden af ​​spredt lys afhængigt af materialerne i den overflade. "

Denne effekt kaldes Raman-spredning. Forskere kan identificere forskellige molekyler baseret på det karakteristiske spektrale "fingeraftryk", der er synligt i deres udsendte lys. En ultraviolet laser, der er en del af SHERLOC, vil give holdet mulighed for at klassificere organiske stoffer og mineraler, der er til stede i en klippe, og forstå miljøet, hvor klippen blev dannet. Salt vand, for eksempel, kan resultere i dannelse af andre mineraler end ferskvand. Holdet vil også lede efter astrobiologiske spor i form af organiske molekyler, som bl.a. tjene som potentielle biosignaturer, demonstrerer tilstedeværelseslivet i Mars' gamle fortid.

"Livet er klumpet, " sagde Beegle. "Hvis vi ser organiske stoffer klumper sig sammen på en del af en sten, det kan være et tegn på, at mikrober trivedes der i fortiden."

Ikke-biologiske processer kan også danne organiske stoffer, så at opdage forbindelserne er ikke et sikkert tegn på, at der er dannet liv på Mars. Men organiske stoffer er afgørende for at forstå, om det gamle miljø kunne have understøttet liv.

Et Mars forstørrelsesglas

Da Beegle og hans team opdager en interessant sten, de scanner et kvart stort område af det med SHERLOCs laser for at aflæse mineralsammensætningen, og om der er organiske forbindelser til stede. Derefter vil WATSON (Wide Angle Topographic Sensor for Operations and Engineering) tage nærbilleder af prøven. Det kan tage billeder af udholdenhed, også, ligesom NASAs Curiosity-rover bruger det samme kamera – kaldet Mars Hand Lens Imager på det køretøj – til videnskab og til at tage selfies.

Men kombineret med SHERLOC, WATSON kan endnu mere:Holdet kan præcist kortlægge SHERLOCs resultater over WATSONs billeder for at hjælpe med at afsløre, hvordan forskellige minerallag dannes og overlapper hinanden. De kan også kombinere mineralkortene med data fra andre instrumenter – blandt andet, PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) på Perseverances robotarm - for at se, om en sten kunne rumme tegn på fossiliseret mikrobielt liv.

Meteoritter og rumdragter

Ethvert videnskabeligt instrument, der er udsat for Mars-miljøet længe nok, er bundet til at ændre sig, enten fra de ekstreme temperatursvingninger eller strålingen fra Solen og kosmiske stråler. Forskere skal af og til kalibrere disse instrumenter, hvilket de gør ved at måle deres aflæsninger mod kalibreringsmål - i det væsentlige, objekter med kendte egenskaber valgt på forhånd til krydstjek formål. (For eksempel, en krone tjener som ét kalibreringsmål ombord på Curiosity.) Da de på forhånd ved, hvad aflæsningerne skal være, når et instrument fungerer korrekt, videnskabsmænd kan foretage justeringer i overensstemmelse hermed.

På størrelse med en smartphone, SHERLOCs kalibreringsmål omfatter 10 objekter, herunder en prøve af en Mars-meteorit, der rejste til Jorden og blev fundet i Oman-ørkenen i 1999. At studere, hvordan dette meteoritfragment ændrer sig i løbet af missionen, vil hjælpe forskerne med at forstå de kemiske vekselvirkninger mellem planetens overflade og dens atmosfære. SuperCam, endnu et instrument ombord på Perseverance, har også et stykke Mars-meteorit på sit kalibreringsmål.

Mens videnskabsmænd returnerer fragmenter af Mars tilbage til overfladen af ​​den røde planet for at videreføre deres studier, de regner med Perserverance til at indsamle snesevis af sten- og jordprøver til fremtidig tilbagevenden til Jorden. Prøverne roveren indsamler vil blive udtømmende studeret, med data taget fra det landskab, de er dannet i, og de vil inkludere andre stentyper end meteoritterne.

Ved siden af ​​Mars-meteoritten er fem prøver af rumdragtstof og hjelmmateriale udviklet af NASAs Johnson Space Center. SHERLOC vil tage aflæsninger af disse materialer, efterhånden som de ændrer sig i Mars-landskabet over tid, giver rumdragtsdesignere en bedre idé om, hvordan de forringes. Da de første astronauter træder videre til Mars, de kan have SHERLOC at takke for dragterne, der holder dem sikre.

Om missionen

Perseverance er en robotforsker, der vejer omkring 2, 260 pund (1, 025 kg). Roverens astrobiologiske mission vil søge efter tegn på tidligere mikrobielt liv. Det vil karakterisere planetens klima og geologi, indsamle prøver til fremtidig tilbagevenden til Jorden, og bane vejen for menneskelig udforskning af den røde planet. Uanset hvilken dag Perseverance lanceres i løbet af dens 17. juli-aug. 11 lanceringsperiode, det vil lande ved Mars' Jezero-krater den 18. februar, 2021.

Mars 2020 Perseverance rover-missionen er en del af et større program, der inkluderer missioner til Månen som en måde at forberede sig på menneskelig udforskning af den røde planet. Anklaget for at returnere astronauter til Månen i 2024, NASA vil etablere en vedvarende menneskelig tilstedeværelse på og omkring Månen i 2028 gennem agenturets Artemis-måneudforskningsplaner.