Den første jordskov, der blev analyseret i maven på Curiosity-roveren på Mars, afslører, at fine materialer på overfladen af planeten indeholder flere vægtprocent vand.
Resultaterne blev offentliggjort den 25. september i Videnskab som en artikel i et specialeksempel på fem papirer om Curiosity-missionen.
”Et af de mest spændende resultater fra denne allerførste faste prøve indtaget af nysgerrighed er den høje procentdel af vand i jorden,” sagde Laurie Leshin, hovedforfatter af et papir og dekan ved School Science ved Rensselaer Polytechnic Institute. ”Cirka 2 procent af jorden på Mars's overflade består af vand, som er en stor ressource og interessant videnskabeligt.”
Prøven frigav også betydelige kuldioxid-, ilt- og svovlforbindelser, når den blev opvarmet.
Prøveanalysen ved Mars-instrumentpakken fandt vand i støv, snavs og fin jord fra Rocknest-stedet på Mars. (Dette filfoto viser skyttegrave Nysgerrighed, der er gravet i oktober 2012.) Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / MSSS
Nysgerrighed landede i Gale-krateret på Mars's overflade den 6. august 2012, der var tiltalt for at besvare spørgsmålet: ”Kunne Mars engang have haft liv?” For at gøre det er Curiosity den første rover på Mars, der bærer udstyr til indsamling og forarbejdning prøver af sten og jord. Et af disse instrumenter blev anvendt i den nuværende forskning: prøveanalyse ved Mars (SAM) instrumentpakke, der inkluderer en gaskromatograf, et massespektrometer og et indstilleligt laserspektrometer. Disse værktøjer sætter SAM i stand til at identificere en lang række kemiske forbindelser og bestemme forholdet mellem forskellige isotoper af nøgleelementer.
”Dette arbejde demonstrerer ikke kun, at SAM fungerer smukt på Mars, men viser også, hvordan SAM passer ind i Curiositys magtfulde og omfattende pakke af videnskabelige instrumenter,” sagde Paul Mahaffy, hovedundersøger for SAM ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. ”Ved at kombinere analyser af vand og andre flygtige stoffer fra SAM med mineralogiske, kemiske og geologiske data fra Curiositys andre instrumenter, har vi den mest omfattende information, der nogensinde er opnået om Mars-overfladebehandlingen. Disse data fremmer i høj grad vores forståelse af overfladeprocesser og vandets virkning på Mars. ”
Fireogtredive forskere, alle medlemmer af Mars Science Laboratory Science Team, bidrog til papiret.
I denne undersøgelse brugte videnskabsfolk Rover's scoop til at opsamle støv, snavs og finkornet jord fra en sandplet, der kaldes Rocknest. Forskere fodrede dele af det femte scoop til SAM. Inde i SAM blev "bøderne" - støv, snavs og fin jord - opvarmet til 1.535 grader F (835 C).
Mosaisk billede af nysgerrighed.
Billedkredit: NASA / JPL-Caltech / Malin Space Science Systems
Bagning af prøven afslørede også en forbindelse, der indeholder klor og ilt, sandsynligvis klorat eller perchlorat, der tidligere blev fundet nær nordpolen på Mars. At finde sådanne forbindelser på Curiosity's ækvatoriale site antyder, at de kunne distribueres mere globalt. Analysen antyder også tilstedeværelsen af carbonatmaterialer, der dannes i nærværelse af vand.
Ud over at bestemme mængden af de frigivne større gasser analyserede SAM også forholdet mellem isotoper af brint og kulstof i det frigjorte vand og kuldioxid. Isotoper er varianter af det samme kemiske element med forskellige antallet af neutroner og derfor forskellige atomvægte. SAM fandt, at forholdet mellem nogle isotoper i jorden svarer til forholdet, der findes i atmosfæriske prøver, der blev analyseret tidligere, hvilket indikerer, at overfladen jord har interageret stærkt med atmosfæren.
"De isotopforhold, herunder forhold mellem brint og deuterium og kulstofisotoper, har en tendens til at understøtte ideen om, at når støvet bevæger sig rundt på planeten, reagerer det med nogle af gasserne fra atmosfæren," sagde Leshin.
SAM kan også søge efter spormængder af organiske forbindelser. Selvom der blev påvist adskillige enkle organiske forbindelser i eksperimenterne på Rocknest, er de ikke klart Mars i oprindelse. I stedet er det sandsynligt, at de dannede sig under højtemperatureksperimenterne, da varmen dekomponerede perchlorater i Rocknest-prøverne og frigav ilt og klor, der derefter reagerede med jordiske organiske stoffer, der allerede var til stede i SAM-instrumentet.
Et relateret papir, der er offentliggjort i Journal of Geophysical Research-Planets, detaljerede oplysninger om perchlorater og andre klorholdige forbindelser i Rocknest-prøven. Dette papir ledes af Daniel Glavin, et Mars Science Laboratory Science Team-medlem hos Goddard.
Glavin bemærker, at SAM har evnen til at udføre en anden form for eksperiment for at tackle spørgsmålet om, hvorvidt der findes organiske molekyler i Martian-prøverne. SAM-pakken indeholder ni væskefyldte kopper, der indeholder kemikalier, der kan reagere med organiske molekyler, hvis de findes i jordprøverne. ”Fordi disse reaktioner finder sted ved lave temperaturer, vil tilstedeværelsen af perchlorater ikke hæmme påvisningen af organiske Mars-forbindelser,” sagde Glavin.
De kombinerede resultater kaster lys over sammensætningen af planetens overflade, mens de giver retning for fremtidig forskning.
”Mars har en form for et globalt lag, et lag med overfladen jord, der er blevet blandet og distribueret af hyppige støvstorme. Så en scoop af disse ting er dybest set en mikroskopisk Mars-rockkollektion, ”sagde Leshin. ”Hvis du blander mange kerner af det sammen, har du sandsynligvis et nøjagtigt billede af typisk Marsskorpe. Ved at lære om det på et hvilket som helst sted lærer du om hele planeten. ”
Via NASA