Mars’ methaan-mysterie blijft en er komt nog een mysterie bij: de zuurstof

Het methaan mysterie op Mars blijft onopgelost. De Curiosity rover detecteerde in juni dit jaar het hoogste percentage methaan in de atmosfeer tot nu toe: 21 deeltjes per miljard deeltjes atmosfeer in een volume (21 ppbv). ESA’s Mars Express satelliet kwam vijf uur later over en kon geen methaan detecteren. Een dag ervoor vloog deze satelliet ook al over en vond toen eveneens geen methaan. Mars Express heeft een detectielimiet van 2 ppbv.

How_to_create_and_destroy_methane_at_Mars_pillars.jpg
Hoe methaan op Mars gemaakt en vernietigd zou kunnen worden (ESA)

ESA’s Trace Gas Orbiter (TGO), de meest gevoelige detector van methaan in een baan rond Mars, kwam een paar dagen voor en een paar dagen na de meting van Curiosity over. TGO heeft een detectielimiet van 0,7 ppbv, maar ook deze vond geen methaan. Hoe dit kan, is nog altijd niet duidelijk.

Curiosity vond er onlangs trouwens nog een mysterie bij: het percentage zuurstof in de atmosfeer. Dat Mars heel weinig zuurstof in de atmosfeer had (0,16%), wisten we al langer. Maar Curiosity was in staat om het percentage met de seizoenen te volgen, net als de methaan. Astronomen hadden gedacht dat de hoeveelheid zuurstof zou stijgen en dalen met het kooldioxide (CO2) gehalte.

mars_seasonal_oxygen_gale_crater.jpg
Door Curiosity gemeten zuustof en methaan percentages (credits: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard)

’s Winters vriest het CO2 aan op de poolkappen. ’s Zomers wordt het weer gasvormig en stijgt de luchtdruk. Gedacht werd dat zuurstof gelijk met de kooldioxide zou stijgen en dalen. Maar in de zomer steeg het zuurstofgehalte veel harder dan verwacht mocht worden. In de winter verdween de zuurstof weer. Astronomen hebben nog niet een echt idee hoe dit kan. Mogelijk is er een onbekend chemisch proces gaande. Opvallend is dat het zuurstof en methaan percentage tegelijk lijken te stijgen en dalen.

 

Bronnen:

http://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/ESA_s_Mars_orbiters_did_not_see_latest_Curiosity_methane_burst

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/with-mars-methane-mystery-unsolved-curiosity-serves-scientists-a-new-one-oxygen

 

Coverafbeelding: ESA

Curiosity doet chemische analyses en maakt een selfie

De Curiosity rover is de afgelopen maanden druk bezig geweest met onderzoek naar klei in het gebied waar het nu rijdt. Nu de boor weer gebruikt kan worden om monsters te nemen, heeft Curiosity meerdere monsters aangeboord. Een ervan is in september onderzocht in Curiosity’s lab. En dit monster was zo belangrijk, dat men er een speciaal experiment mee deed.

Curiosity heeft 74 kleine cupjes waarin monsters kunnen worden gebracht. In die cupjes wordt een monster dan verhit en de gassen die er vanaf komen worden vervolgens geanalyseerd. Negen van die cupjes bevatten een vloeibaar oplosmiddel. Hiermee kunnen aminozuren en andere organische stoffen gedetecteerd worden. Dit is pas de tweede keer sinds de landing in 2012 dat zo’n “nat” chemie experiment wordt uitgevoerd. Pas volgend jaar wordt verwacht dat we te horen krijgen wat dit experiment opgeleverd heeft.

Dit gebied waar Curiosity rijdt is dan ook wetenschappelijk zeer interessant. Toen de Gale krater gekozen werd als landingsplaats voor Curiosity, was dat in belangrijk mate om dit gebied met kleigesteenten te onderzoeken. Klei is een materiaal waarin organische stoffen goed in behouden worden.

Na het boren en het onderzoek in het lab, had Curiosity tijd om een selfie te nemen. De foto is een compositie van 57 afzonderlijke foto’s die op 11 oktober met de camera op de robotarm genomen zijn. (Een hogere resolutie versie van 8938 x 11845 is te vinden op de site van JPL).

pia23378-annotated-1041.jpg

 

Bronnen:

https://www.nasa.gov/feature/jpl/new-selfie-shows-curiosity-the-mars-chemist

The Design and Engineering of Curiosity – Emily Lakdawalla.

 

Warmtesonde van Mars InSight lijkt nu zonder hulp verder te kunnen

Vorige week wist de HP3 warmtesonde met hulp van de robotarm van Mars InSight eindelijk dieper te boren/kloppen. Hij zit bijna helemaal in de bodem. Dat betekent dat er eindelijk serieuze wetenschap mee bedreven kan worden. Maar liever nog zien de wetenschappers en technici van het instrument de “mole” graven naar zijn volledige diepte van 5 meter.

Gisteren en eergisteren werd de robotarm enkel nog gebruikt om de grond naast de warmtesonde aan te drukken. En de warmtesonde bleek door te gaan. Hij leek zelfs iets sneller te gaan. Morgen krijgt het instrument het commando om ongeveer 3 cm dieper te graven.

Met HP3 kunnen wetenschappers meten hoe warm het nog is aan de binnenkant van Mars. Langs de hele kabel die de sonde achter zich aan trekt zitten temperatuursensoren. Het kan ons vertellen hoe Mars gevormd is.

sol_308-318_mole.gif

 

Bron:

https://www.dlr.de/blogs/en/desktopdefault.aspx/tabid-5893/9577_read-1090/

Coverfoto: NASA/JPL

De warmtesonde van Mars InSight boort eindelijk iets dieper

 

e HP3 warmtesonde van Mars InSight wist deze week eindelijk een klein beetje dieper te boren. De technici zijn al maanden bezig om deze sonde meters de bodem in te krijgen, maar de boor kwam niet verder dan 35 cm. Er waren twee mogelijkheden waarom de warmtesonde niet verder kwam: het was op een steen gestuit of de bodem gaf te weinig wrijving om zich tegen af te zetten. Na vele tests in het lab, gingen technici er steeds meer van uit dat het de tweede optie was.

Na bestudering van foto’s werd duidelijk dat de top 10 centimeter van het oppervlak vrij hard is. Daaronder is zit zacht zand dat de boor niet genoeg wrijving geeft.

Het was duidelijk dat de boor geholpen moest worden. In juni werd allereerst de support structure van de boor getild. Daarna werd de robotarm van Mars InSight gebruikt om de bodem rond de warmtesonde aan te drukken. Dat werkte niet goed genoeg. En dus was het tijd om een riskantere actie uit te voeren. De schep van robotarm moest tegen de zijkant van de boor duwen om extra wrijving te geven. De robotarm is niet op zwaar werk berekend. Het is alleen bedoeld om de instrumenten op hun plaats te zetten.

marsmolemoves2.gif

Maar vrijdag werd het scenario getest. En voor het eerst sinds februari heeft HP3 een paar millimeter progressie gemaakt. Hoe lang de robotarm hierna nog steun moet bieden is niet duidelijk. Voorkomen moet worden dat de robotarm tegen de kabel aan de HP3 sonde komt als de boor de bodem in schiet.

Wie op Twitter zit, kan trouwens nieuwe foto’s zien zodra ze beschikbaar zijn met de InSight Image Bot (@InSightImageBot). Foto’s van de Curiosity rover komen binnen op het kanaal @MarsMissionImgs.

 

[Update 15 oktober]

Het was meer dan een paar millimeter zelfs. De boor wist 3 cm dieper te gaan.

Bron:

https://www.dlr.de/content/en/articles/news/2019/04/20191003_fresh-attempt-for-the-first-Mole-on-Mars.html

Coverfoto: NASA/JPL-Caltech

Magnetisch veld op Mars pulseert

Op het seismometer instrument op Mars InSight zitten een paar extra instrumenten. Een ervan is een magnetometer. Deze week werden de eerste bevindingen van dit experiment gepresenteerd op een astronomisch congres in Grenada in Spanje.

De Aarde heeft een planeetomvattend magnetisch veld, maar Mars heeft een zwak magnetisch veld dat niet de planeet omvat, maar gedetecteerd is vanuit een baan om de planeet als streepvormige patronen van magnetische velden. De metingen vanaf Mars InSight zijn een mooie kans dit van dichtbij te onderzoeken.

Het blijkt dat het magnetisch veld ter plaatse 20 keer sterker is dan vanaf een baan rond Mars gemeten was. Of dit magnetisch veld afkomstig is van nabijgelegen rotsen of van dieper in de bodem is niet duidelijk.

Daarbij blijkt het magnetisch veld ’s nachts fluctueert. Fluctuaties van het magnetisch veld op Aarde komt ook wel voor in de gebieden waar aurora’s voorkomen. In het geval van Mars zou het kunnen dat de vorm van bubbels van magnetische velden wordt beïnvloed door de zonnewind. In de avond en ochtend wordt de bubbel opzij geduwd tot een soort staart.

Er was ook een ander nieuwtje van meetgegevens van de magnetometer: er blijkt zich een elektrisch geleidende laag onder het oppervlak te bevinden. De astronomen kunnen er nog niet veel over zeggen, behalve dat deze laag niet dieper zit dan 100 km. Een mogelijke oorzaak zou grondwater of een laag van ijs en water kunnen zijn.

Bron:

https://www.nationalgeographic.com/science/2019/09/mars-insight-feels-mysterious-magnetic-pulsations-at-midnight/

Australisch team vind mogelijke verklaring voor methaan mysterie op Mars

Waarom vond de Curiosity rover veel meer methaan dan de Europese Trace Gas Orbiter (TGO) boven de Gale krater? Een team van Australische wetenschappers denkt een mogelijke reden gevonden te hebben. Curiosity vond vorig jaar 8 keer meer methaan (410 deeltjes per billioen in volume) dan TGO, maar het deed die meting ’s nachts. ’s Nachts vindt er minder convectie (warmtestroming) plaats. Methaan dat uit de grond sijpelt blijft zo in grotere concentratie boven het oppervlak.

Als de zon op komt, dan wordt de convectie aanzienlijk groter. Genoeg om het methaan zodanig te verdunnen in de omliggende atmosfeer om overdag op de lage waarden van TGO uit te komen. De wetenschappers berekenden dat als je rekening houd met convectie, zowel de metingen van Curiosity als TGO kunt verklaren. Er zou dan dagelijks 2,8 kg methaan uit de bodem van de Gale krater omhoog moeten komen om beide waarden op te leveren. Ze denken dat toekomstige metingen van andere lokaties, zoals die van de nog te lanceren Mars 2020 en ESA’s Rosalind Franklin rovers, deze hypothese kan testen.

Bron: https://phys.org/news/2019-08-closer-methane-mystery-mars.html

Coverfoto: JPL/NASA

Meer details bekend over ESA’s en NASA’s Mars monstername missie

NASA en ESA hebben meer details gegeven over het Mars Sample Return programma dat volgend decennium moet gaan plaats vinden. Het is een programma dat bestaat uit meerdere rovers, landers en satellieten die uiteindelijk bodemmonsters van Mars op Aarde moeten brengen. Vooral ESA heeft al veel werk verricht aan het ontwerpen van een orbiter (Earth-return orbiter (ERO)) en een kleine rover die de monsters ophaalt (de sample retrieval lander/fetch rover (SRL)).

Het eerste stap is het verkrijgen van bodemmonsters met de Mars 2020 rover. Deze is al voor een groot deel geassembleerd. Je kunt op de live webcam zien dat de mast met camera’s en de zes wielen al gemonteerd zijn.

pia23314-16.jpg
De Mars 2020 rover in de assemblagehal bij het Jet Propulsion Laboratory in Californië. Foto: NASA/JPL-Caltech

In juli 2026 moet een NASA lander gelanceerd worden die in de omgeving van de Mars 2020 rover gaat landen met de Europese fetch rover aan boord. Die datum is opmerkelijk. Het lanceerwindow voor vluchten naar Mars is dat jaar namelijk pas in oktober. Deze lander neemt dan ook niet de snelle route naar Mars (van pakweg 7 maanden), maar volgt een traject dat de lander pas in augustus 2028 neerzet op Mars. De reden hiervoor is dat de lander en de Europese rover voorzien zijn van zonnepanelen en op het moment van aankomst volgens de snelle route is een verhoogde kans voor stofstormen die het zonlicht tegenhouden. In augustus 2028 is de kans op stofstormen klein.

Mars_sample_returnjpl.jpg
Zo zou de lander met raket er uit kunnen zien. Al is dit ontwerp van 2012, lang voor de huidige plannen besproken zijn. Afbeelding: NASA/JPL.

NASA denkt op dit moment aan een lander vergelijkbaar met het platform dat gebruikt is op Mars InSight en Mars Phoenix. Maar ze zijn er nog niet helemaal uit of misschien toch een skycrane gebruikt moet gaan worden, zoals die van Curiosity. De Mars 2020 rover gaat monsters achterlaten op het oppervlak en de Europese fetch rover pakt die op en brengt hem bij de lander. De lander laadt de monsters in container ter grootte van een basketbal en brengt die in een kleine raket. NASA denkt aan een tweetraps raket met vaste brandstof of een eentraps raket met een combinatie van vast en vloeibaar.

Maar stel dat de fetch rover om een of andere reden kapot gaat. Kan er dan niet een of ander monster in de buurt opgepikt worden (een zogenaamd “contingency sample”)? Daar voorziet het ontwerp niet in, maar NASA heeft ander idee: ze laten dan de Mars 2020 rover langs komen rijden die dan alsnog monsters direct aanlevert.

Mars_Sample_Return_overview
De Earth-return orbiter brengt bodemmonsters van Mars naar Aarde. Afbeelding: ESA/ATG Medialab.

ESA levert de satelliet die de monsters terug brengt naar Aarde. Het wordt een grote satelliet. De zonnepanelen ervan zijn van het ene tot andere einde 40 meter lang. Deze satelliet wordt in 2026 op een Ariane 6 raket naar Mars gestuurd om daar met een chemische remraket in een elliptische baan te komen. De satelliet heeft ook ionenmotoren en door gebruik van beide voortstuwing wordt de baan in stappen verlaagd. Daarna werpt de satelliet het gedeelte met de chemische motor af, om gewicht te besparen op de terugweg.

In de lente van 2029 worden de monsters vanaf het Mars oppervlak gelanceerd in een baan. De Earth-return orbiter zal 6 maanden bezig zijn om de container met monsters op te sporen en te benaderen. NASA bouwt het mechanisme waarmee de monsters aan boord worden gehaald. Ze worden vervolgens in de terugkeermodule gebracht die de monsters uiteindelijk op Aarde brengt. Als dat gelukt is wordt het mechanisme om de container te grijpen ook overboord gegooid om nog meer gewicht te besparen.

Daarna zal de Earth-return orbiter zijn baan rond Mars met de ionemotor steeds vergroten tot het rond 2031 op weg is naar Aarde. De landing van de terugkeercapsule moet plaats vinden in 2032 in de Amerikaanse staat Utah. Dit zijn de eerste monsters uit de ruimte die een kans hebben microorganismen te bevatten. Daar zijn daarom hoge eisen aan verbonden. Zo moet de capsule gesloten blijven, zelfs als de parachutes falen.

Daar heeft NASA, dat de capsule levert, nog eens over nagedacht en ze denken er nu over om de capsule dan maar helemaal zonder parachute te laten neerkomen. Ze zijn al begonnen met tests van een mogelijk ontwerp. Ook de buizen voor de monsters aan boord van de Mars 2020 rover zijn ontworpen met dat concept in gedachte. De monsters zelf zouden dermate schokvrij blijven dat ze niet meer krachten ondervinden dan dat van een telefoon die van tafel valt.

Het Mars Sample Return programma hangt nog wel af van het verkrijgen van voldoende budget. In november beslissen Europese ministers over het budget van de Earth-return orbiter. NASA moet hopen dat zij in het volgende fiscale jaar voldoende budget krijgt om de lander te ontwerpen.

Bron:

http://www.planetary.org/blogs/guest-blogs/2019/nasa-esa-latest-msr-plan.html

Coverafbeelding: ESA–K. Oldenburg