Borebisse på Mars sender muldvarp i jorden

Ingen ved præcis, hvad Mars skjuler under overfladen. Siden 2018 har NASA forsøgt at finde svar med landingsfartøj InSight, men nu må forskerne erkende, at missionen er en delvis fiasko. Det bor – en såkaldt muldvarp – som skulle trænge ned i den røde planets undergrund, kan ikke få fat, og nu dropper NASA muldvarpen. I stedet skal to andre instrumenter forsøge at løse gåden.

Ingen ved præcis, hvad Mars skjuler under overfladen. Siden 2018 har NASA forsøgt at finde svar med landingsfartøj InSight, men nu må forskerne erkende, at missionen er en delvis fiasko. Det bor – en såkaldt muldvarp – som skulle trænge ned i den røde planets undergrund, kan ikke få fat, og nu dropper NASA muldvarpen. I stedet skal to andre instrumenter forsøge at løse gåden.

Claus Lunau/JPL/NASA

Ikke en vind rører sig, temperaturen er omkring nul, og det røde landskab ligger øde hen. Datoen er den 26. november 2018, og du befinder dig på vores naboplanet Mars.

Et brag flænger stilheden, da NASA’s landingsfartøj InSight rammer overfladen.

Bag sig har det fem meter store landingsfartøj en næsten syv måneder og omkring 480 millioner kilometer lang rejse.

Faldskærme har hjulpet fartøjet de sidste kilometer ned gennem atmosfæren. Nu skal InSight blot rulle rundt og finde sine ben. Når det er sket, folder fartøjet sine to solpaneler ud, og en robotarm placerer det ultrafølsomme bor i støvet.

Boret skal som det første nogensinde dykke ned i Mars’ røde jord og give et helt tydeligt billede af Mars’ kerne, kappe og skorpe. Boringerne skal fortælle, hvordan ikke kun Mars, men alle Solsystemets indre planeter blev født for 4,6 milliarder år siden.

27 sonder har overvåget Mars

En armada af fartøjer har besøgt Mars, siden den amerikanske sonde Mariner 4 som den første fløj tæt forbi vores naboplanet i 1965.

I alt har 15 sonder overvåget planeten udefra, mens otte landingsfartøjer og fire rovere er landet på Mars. De 27 fartøjer har blandt andet fundet ud af, at Mars er dækket af kæmpe vulkaner og kløfter, har lavet præcise kort over overfladen og har målt det kemiske indhold i marsjorden. De har for længst bevist tilstedeværelsen af is, og nye observationer viser, at vand i flydende form også er til stede på planeten.

Alligevel er planetens indre forhold omgærdet med mystik. Astronomerne ved, at planeten inderst har en kerne omgivet af en kappe og en skorpe. Men de kender ikke deres præcise mål, struktur og kemiske indhold. Og det er, præcis hvad landingsfartøjet InSight nu skal finde svaret på.

Bor hamrer sig fem meter ned i undergrunden

NASA Mars 2020
/ 6

Boret dykker fem meter ned i jorden og måler blandt andet varmeudstrålingen fra kappen og kernen.

1

Seismometeret måler jordskælv og lytter efter blandt andet meteornedslag. Skjoldet beskytter seismometeret mod vind og støv.

2

Solpaneler sørger for strømmen. Sætter de ud, vil InSight miste jordforbindelsen og muligheden for at sende forskningsresultaterne hjem.

3

Antennen måler sammen med en sonde planetens rotation.

4

Kabler til strøm og data til instrumenterne.

5

Robotarmen placerer instrumenterne.

6
© NASA

Phoenix i ny forklædning

Kimen til den nye mission blev lagt i 2010 med NASA’s Discovery-konkurrence. Her kæmpede 30 hold om at udvikle et billigt og innovativt fartøj, som kunne løse nogle af Solsystemets fundamentale gåder.

I første omgang blev tre projekter valgt ud og fik hver tre millioner dollars, omkring 20 millioner kroner, i udviklingsstøtte.

I 2012 blev InSight kåret som vinder, fordi projektet gav et helt nyt indblik i Mars’ indre. Siden har teknikere arbejdet intensivt med konstruktionen af landingsfartøjet. Projektet blev foreslået og ledes af NASA’s Jet Propulsion Laboratory i Californien, men flere andre rumfartsorganisationer deltager også.

Landingsfartøjet er baseret på et tidligere marsfartøj, Phoenix, som landede på Mars i 2008 og løste alle sine opgaver på blot fem måneder. Genbrugen af Phoenix’ teknologi minimerer ikke alene udgifterne, men også risikoen for uheld under selve missionen.

Bor måler kernens temperatur

Den 350 kg tunge InSight er et stationært landingsfartøj. InSight har ingen hjul og kan ikke bevæge sig rundt, men skal udføre sine opgaver, hvor den lander.

Et bor – populært kaldet muldvarpen – skal skydes fem meter ned i jorden, mens et særligt instrument måler den såkaldte varmeudstråling fra Mars’ indre. Kemiske stoffer udsender varme i hver deres unikke spektrum, og målingerne kan derfor vise, hvilke stoffer Mars er gjort af.

Mars’ gennemsnitstemperatur er -60 grader celsius.

Selvom boret kun dykker fem meter ned, er sensorerne så følsomme, at de kan måle temperaturen helt inde i Mars’ kerne. Den er placeret cirka 2000 kilometer under den røde overflade.

Mens boret arbejder med kemien, lytter InSights skildpaddeformede seismometer efter marsskælv i undergrunden. Målingerne skal afsløre, hvor kraftige skælvene er, hvor hyppigt de indtræffer, og hvor de er placeret geografisk.

Den hastighed, marsskælvene rejser med, kan ikke alene vise grænserne mellem skorpe, kappe og kerne, men også om kernen er fast, flydende eller måske en kombination af begge.

© PL-Caltech/NASA

Minisatellitter er på jomfrurejse til Mars

To små satellitter på størrelse med mikrobølgeovne ledsager InSight på dens mission. Satellitterne – der går under navnet MarCO – skal sørge for, at forskere på Jorden kan følge InSights landing, nærmest mens den foregår.

Astronomerne vil gerne vide, om marsskælvene er udløst af geologisk aktivitet i Mars’ indre eller af meteorer. Derfor skal InSight også kortlægge, hvor og hvornår fremmede objekter rammer Mars.

I gennemsnit rammer 200 meteorer og andre objekter hvert år Mars. Da de fleste af dem kun er et par meter i diameter, kræver opgaven et ultrafølsomt seismometer.

Sidst, men absolut ikke mindst skal landingsfartøjet i samarbejde med en hær af sonder måle planetens reflekser.

Mars er som alle andre planeter påvirket af Solens tiltrækningskraft. Den giver planeten en vippende bevægelse, som astronomerne kalder reflekser. De er ikke kun påvirket af Solen, men også hvor tætpakkede de kemiske stoffer er inde i Mars.

Eksperter kan takket være InSights to MarCO-satellitter måle afstanden til og fra landingsfartøjet med en præcision på blot to centimeter. Ud fra de tal kan astronomerne aflæse, hvor meget planeten vipper, og til sidst beregne både størrelsen og tætheden af Mars’ kappe og kernen.

Ups! Den 19. oktober 2016 hamrede landingsfartøjet Schiaparelli direkte ned i Mars' overflade med over 500 km/t.

© NASA/JPL/Univ. of Arizona

Hver anden landing går galt

Fartøjer smadrer, og kontakten bliver afbrudt, når rumfartens ingeniører skal landsætte fartøjer på Mars. I løbet af de seneste 50 år har forskere forsøgt at sætte i alt 21 fartøjer direkte på den røde klode, men kun i 12 tilfælde er missionen lykkedes. Her er et udpluk:

1971

Mars 2 blev til skrot

Det russiske landingsmodul smadrede under landingen i 1971.

© NASA

1976

Vikingerne erobrede Mars

De to amerikanske Viking-fartøjer landede sikkert i 1976 og sendte de første billeder hjem fra Mars’ overflade, som viste sig at være en livløs stenørken.

© NASA/JPL

1997

Første marsrover kørte 100 meter

NASA’s landingsfartøj Pathfinder nåede overfladen af Mars pakket ind i store airbags, som sikrede en blød landing. Med sig havde det roveren Sojourner, der var soldreven og på størrelse med en mikroovn. I løbet af tre måneder kørte roveren 100 meter og analyserede flere sten, bl.a. småsten, der kan være dannet i vandløb.

© NASA

1999

Mars Polar Lander gik i sort

NASA’s landingsfartøj landede på Mars i 1999, men fik aldrig kontakt med Jorden.

© NASA

2003

Beagle 2 foldede sig aldrig ud

Den britiske lander Beagle 2 nåede aldrig at lede efter rester af liv. Fartøjet landede på Mars i ét stykke, men dets solpaneler foldede sig ikke ordentligt ud. Derfor kunne den hverken sende eller modtage data.

© ESA

2004

Ustoppelig rover har fungeret i 14 år

Tre måneder. Sådan lød succeskriteriet for NASA’s tvillingerovere Opportunity og Spirit. Mens sidstnævnte kørte fast efter fem år i 2009, har Opportunity været ustoppelig. Roveren kører nu rundt på 14. år og har bl.a. fundet spor efter vandløb.

© NASA

2008

Phoenix udforskede nordpolen

NASA’s landingsfartøj Phoenix skulle analysere is og tage prøver på nordpolen. Fartøjet klarede alle planlagte opgaver på fem måneder og blev erklæret udtjent i maj 2010.

© NASA

2012

Nysgerrig rover leder efter liv

NASA-roveren Curiosity leder efter organisk materiale og foretager geologiske undersøgelser.
Curiosity kører nu på sjette år.

© pl-caltech/Msss/NASA

2016

Schiaparelli smadrede ind i Mars

Under landingen begyndte ESA’s landingsfartøj Schiaparelli at rotere så voldsomt, at højdemåleren blev forvirret. Bremseraketterne blev derfor affyret i tre sekunder i stedet for de nødvendige 30, og fartøjet bragede ned i Mars’ overflade med 540 km/t. En NASA-sonde tog senere et billede af landings-krateret.

© NASA/JPL/Univ. of Arizona

Mars er frosset i barndommen

Informationerne fra InSight skal i sidste ende opklare, hvordan Mars og de tre andre klippeplaneter – Jorden, Venus og Merkur – i Solsystemet blev født.

Den tidlige dannelse af en planet sker, når den ydre glohede og flydende overflade langsomt nedkøles og krystalliseres til forskellige mineraler afhængigt af temperatur, tryk og kemisk sammensætning.

De letteste mineraler stiger mod overfladen og bliver til skorpen, mens tungere dele synker ned og skaber kappen. De allertungeste mineraler som jern og nikkel søger endnu længere indad og danner en kerne af metal.

Solsystemets fire klippeplaneter har alle de samme basale strukturer i form af skorper, kapper og kerner, ligesom de fleste råmaterialer er de samme. Alligevel er planeterne langtfra ens i dag. Og her er Mars særligt interessant, fordi den geologisk set er frosset i barndommen.

Mars er på en gang stor nok til at have gennemgået den samme proces, som skabte Solsystemets andre klippeplaneter, men er samtidig så lille og så lidt geologisk aktiv, at den formentlig har bevaret sporene af disse processer i sit indre.

På den måde kan InSights undersøgelser ikke alene løfte sløret for Mars’ fødsel, men også for de tre andre klippeplaneters tidlige historie.

To rovere følger efter InSight

InSight skal lande på den fire millioner kvadratkilometer store slette Elysium Planitia. Sletten er hjemsted for flere store kratere og vulkaner og ligger ved Mars’ ækvator.

Da InSight ikke skal undersøge en speciel overflade, er stedet udvalgt på baggrund af praktiske hensyn. Stedet skal blandt andet ligge tæt på ækvator, så instrumenterne kan få energi fra Solen året rundt.

Samtidig skal stedet være fladt for at forhindre kollisioner med klipper og ligge så lavt, at InSight kan bruge atmosfæren som en ekstra bremseklods under landingen. Endelig skal underlaget være så blødt, at det spinkle bor nemt kan gå i dybden.

Udforskningen af Mars stopper ikke med InSight. Flere andre missioner er på vej – fx den såkaldte Mars 2020, som når frem til den røde planet i februar 2021.

Her er roveren ligesom InSight baseret på tidligere teknologi – denne gang blot fra Curiosity. Sammen med InSight skal de to missioner lægge de næste brikker i puslespillet om Mars og bane vejen for bemandede missioner til vores naboplanet.

InSights landingsplads på sletten Elysium Planitia er udvalgt, fordi overfladen er både jævn, klippefri og nem at bore i. Desuden sikrer nærheden til ækvator sollys til solpanelerne året rundt.

© NASA