Mars-sonde sender muldvarp i jorden

Ingen vet nøyaktig hva Mars skjuler under overflaten. Siden 2018 har NASA forsøkt å finne svar med landingsfartøyet InSight, men nå må forskerne erkjenne at prosjektet er en delvis fiasko. Det boret – en såkalt muldvarp – som skulle trenge ned i den røde planeten, kan ikke få fatt, og nå dropper NASA muldvarpen. I stedet skal to andre instrumenter forsøke å løse gåten.

Ingen vet nøyaktig hva Mars skjuler under overflaten. Siden 2018 har NASA forsøkt å finne svar med landingsfartøyet InSight, men nå må forskerne erkjenne at prosjektet er en delvis fiasko. Det boret – en såkalt muldvarp – som skulle trenge ned i den røde planeten, kan ikke få fatt, og nå dropper NASA muldvarpen. I stedet skal to andre instrumenter forsøke å løse gåten.

Claus Lunau/JPL/NASA

Ingen vind er å spore, temperaturen ligger rundt null og det røde landskapet er stille og øde. Datoen er 26. november 2018, og du befinner deg på naboplaneten vår, Mars.

Et brak splintrer stillheten – det er NASAs landingsfartøy InSight som nettopp har landet.

Bak seg har det fem meter lange landingsfartøyet en nesten syv måneder og cirka 480 millioner kilometer lang reise.

Det var fallskjermer som hjalp fartøyet de siste kilometerne ned gjennom atmosfæren. Nå må InSight bare rulle seg rundt og finne bena. Når det er gjort, bretter fartøyet ut to solpaneler, og en robotarm setter det ultrafølsomme boret ned i støvet.

Boret blir det første i historien som dykker ned i den røde marsgrunnen for å gi oss et helt konkret bilde av Mars’ skorpe, mantel og kjerne. Boringene skal røpe hvordan ikke bare Mars, men alle solsystemets indre planeter ble født for 4,6 milliarder år siden.

27 sonder har overvåket Mars

En armada av fartøyer har besøkt Mars etter at den amerikanske sonden Mariner 4 strøk forbi naboen vår på kloss hold i 1965.

I alt har 15 sonder gransket planeten utenfra mens åtte fartøyer og fire marsbiler er blitt satt ned på overflaten. De 27 gjestene har blant annet funnet ut at Mars er dekket av enorme vulkaner og kløfter, de har lagd nøyaktige overflatekart og målt marsjordens kjemiske sammensetning. De har for lengst bekreftet at det finnes is på Mars, og nye observasjoner har vist at vann i flytende form også er til stede på planeten.

Likevel er planetens indre omstendigheter omgitt av mystikk. Astronomene vet at planeten har en kjerne innerst som er omgitt av en mantel og en skorpe, men kjenner verken nøyaktige mål, struktur eller kjemisk innhold. Og nettopp det skal landingsfartøyet InSight nå skaffe seg oversikt over.

Boret eter seg fem meter ned i undergrunnen

/ 6

Boret skal stikke fem meter ned i bakken og måle blant annet varmeutstråling fra mantel og kjerne.

1

Seismometeret måler jordskjelv og lytter etter blant annet meteornedslag. Skjoldet beskytter seismometeret mot vind og støv.

2

Solpaneler sørger for strømmen. Hvis de svikter, vil InSight miste forbindelsen til jorda og ikke kunne sende hjem forskningsresultatene sine.

3

Antennen i samarbeid med en sonde måler planetens rotasjon.

4

Kabler til strøm og data til instrumentene.

5

Robotarmen plasserer instrumentene.

6
© Claus Lunau/JPL/NASA

Phoenix i ny forkledning

Ideen om det nye prosjektet dukket opp i 2010 med NASAs Discovery-konkurranse. Da kjempet 30 lag om å utvikle et billig fartøy preget av nytenkning, som kunne løse noen av solsystemets grunnleggende gåter.

Tre prosjekter ble tatt ut i første runde, og de fikk tre millioner dollar hver, cirka 27 millioner kroner, i utviklingsstøtte.

I 2012 knep InSight seieren fordi prosjektet ville gi helt ny forståelse av Mars’ indre. Senere har teknikere jobbet intenst med å konstruere landingsfartøyet. Prosjektet ble foreslått og blir ledet av NASAs Jet Propulsion Laboratory i California, men flere andre romfartsorganisasjoner deltar også.

Landingsfartøyet tok utgangspunkt i det tidligere marsfartøyet Phoenix som landet på Mars i 2008 og løste alle sine oppgaver på bare fem måneder. Å resirkulere Phoenix-teknologien minsker ikke bare utgiftene, men også faren for uhell under oppdraget.

Boret måler kjernetemperaturen

InSight veier 350 kilo og er et stedfast landingsfartøy. InSight har ingen hjul, kan ikke bevege seg omkring, men må utføre jobben der det måtte finne på å lande.

Et bor – populært kalt muldvarpen – skal havne fem meter ned i bakken mens et spesialinstrument måler det som kalles varmeutstrålingen fra det indre av Mars. Kjemiske stoffer avgir varme i hvert sitt unike spektrum, og målingene kan derfor vise hvilke stoffer Mars er sammensatt av.

Gjennomsnittstemperaturen på Mars er -60 grader celsius

Selv om boret bare ender fem meter nede, er sensorene så følsomme at de måler temperaturen helt inne i marskjernen. Den befinner seg cirka 2000 kilometer under den røde overflaten.

Mens boret tar seg av kjemien, lytter det skilpaddeformede seismometeret etter marsskjelv i undergrunnen. Målingene skal påvise hvor kraftige skjelvene er, hvor ofte de inntreffer og hvor de oppstår geografisk.

Hvor raskt marsskjelvene rekker å forplante seg, vil ikke bare bekrefte grensene mellom skorpe, mantel og kjerne, men også hvorvidt kjernen er fast eller flytende eller kanskje en blandet mellomting.

© PL-Caltech/NASA

Minisatellitter er på jomfrutur til Mars

To små satellitter på størrelse med mikrobølgeovner ledsager InSight på ferden. Satellittene – som går under navnet MarCO – skal sørge for at forskere på jorda kan følge InSights landing i detalj.

Astronomene ønsker også å få greie på om marsskjelvene blir utløst av geologisk aktivitet i Mars’ indre eller av meteoritter. Derfor må InSight også kartlegge hvor og når fremmede objekter slår inn i Mars.

I snitt blir Mars årlig truffet av 200 meteoritter og andre objekter. Fordi de fleste av dem bare måler et par meter i diameter, krever oppgaven et ytterst følsomt seismometer.

Sist, men på ingen måte minst må landingsfartøyet i samarbeid med en sverm av sonder måle planetens reflekser.

Som alle andre planeter påvirkes også Mars av Solens gravitasjonskraft. Den gir planeten en vippende bevegelse som astronomene kaller reflekser. De påvirkes ikke bare av Solen, men også av de kjemiske stoffene inne i Mars og hvor tettpakket de ligger.

Takket være InSights to MarCO-satellitter kan ekspertene måle avstanden til og fra landingsfartøyet med en nøyaktighet på bare to centimeter. Ut fra tallene kan astronomene avlese hvor mye planeten vipper, og til slutt beregne både størrelsen og tettheten i Mars’ mantel og kjerne.

Ops! 19. oktober 2016 dundret landingsfartøyet Schiaparelli inn i overflaten av Mars med over 500 km/t.

© NASA/JPL/Univ. of Arizona

Annenhver landing mislykkes

Fartøyene styrter eller kontakten svikter når romfartsingeniørene landsetter sine kostbare forskningsprosjekter på Mars. I løpet av de siste 50 årene har forskere forsøkt å plassere i alt 21 fartøyer på den røde kloden, men bare 12 ganger har man lykkes med det. Her er et utvalg:

1971

Mars 2 ble til skrot

En sovjetisk landingsmodul ble knust under landing i 1971.

© NASA

1976

Vikingene erobret Mars

De to amerikanske Viking-fartøyene landet trygt i 1976 og sendte hjem de første bildene fra overflaten av Mars, som viste seg å være en livløs steinørken.

© NASA/JPL

1997

Første Mars-rover kjørte i 100 meter

NASAs landingsfartøy Pathfinder nådde overflaten av Mars pakket inn i store luftputer. Med seg hadde den roveren Sojourner, som var soldrevet og på størrelse med en mikrobølgeovn. I løpet av tre måneder kjørte roveren 100 meter og analyserte flere steiner, blant annet småstein som kan være formet av elver.

© NASA

1999

Mars Polar Lander gikk i svart

Et NASA-romfartøy landet på Mars i 1999, men fikk aldri kontakt med Jorden.

© NASA

2003

Beagle 2 foldet seg aldri ut

Det britiske landingsfartøyet Beagle 2 rakk aldri å lete etter rester av liv. Fartøyet landet på Mars, men solpanelene foldet seg ikke skikkelig ut. Derfor kunne det verken sende eller motta data.

© ESA

2004

Ustoppelig rover har fungert i 14 år

Tre måneder. Det var suksesskriteriet for Nasas tvillingrovere Opportunity og Spirit. Mens sistnevnte kjørte seg fast etter fem år i 2009, har Opportunity vært ustoppelig. Roveren kjører nå rundt på 14. året og har blant annet funnet spor etter elver.

© NASA

2008

Phoenix utforsket nordpolen

Nasas landingsfartøy Phoenix skulle analysere is og ta prøver på nordpolen. Fartøyet klarte alle planlagte oppgaver på fem måneder og ble erklært utrangert i mai 2010.

© NASA

2012

Nysgjerrig rover leter etter liv

Nasa-roveren Curiosity leter etter organisk materiale og foretar geologiske studier.
Curiosity kjører nå på fjerde året.

© pl-caltech/Msss/NASA

2016

Schiaparelli dundret inn i Mars

Under landingen begynte ESAs landingsfartøy Schiaparelli å rotere så voldsomt at høydemåleren ble forvirret. Bremserakettene ble derfor avfyrt i 3 sekunder i stedet for 30, og fartøyet dundret inn i overflaten med 540 km/t. En Nasa-sonde tok senere et bilde av landingskrateret.

© NASA/JPL/Univ. of Arizona

Mars ble til is i barndommen

Informasjonen fra InSight skal til syvende og sist endelig påvise hvordan Mars og de tre øvrige steinplanetene i solsystemet – Jorden, Venus og Merkur – ble født.

I sin tidligste fase blir en planet til når den ytre glovarme og flytende overflaten blir langsomt nedkjølt og krystallisert til forskjellige mineraler avhengig av temperatur, trykk og kjemisk sammensetning.

De letteste mineralene stiger mot overflaten og blir til skorpen, mens de tyngre delene synker og skaper mantelen. De aller tyngste mineralene trekker enda lenger innover og danner en kjerne av metall.

Alle solsystemets fire steinplaneter har de samme basale strukturene i form av skorpe, mantel og kjerne, på samme måte som de deler de fleste råmaterialene. Likevel er planetene langt fra like i dag. I den forbindelsen er Mars særlig interessant fordi den geologisk sett ble til is i barndommen.

På den ene side er Mars stor nok til å ha gjennomgått den samme prosessen som skapte solsystemets øvrige steinplaneter, men samtidig er den så liten og geologisk inaktiv at den trolig har bevart sporene etter prosessene i sitt indre.

Slik kan InSights undersøkelser ikke bare løfte på sløret for Mars’ fødsel, men også avsløre ting om de andre steinplanetenes tidlige historie.

To marsbiler følger etter InSight

InSight skal lande på den fire millioner kvadratkilometer store sletten Elysium Planitia. Sletten huser flere store kratre og vulkaner og ligger tett ved Mars’ ekvator.

Nå skal ikke InSight granske én spesiell overflate, så stedet ble valgt ut fra praktiske hensyn. Det var blant annet viktig at stedet skulle ligge nær ekvator, slik at instrumentene kunne hente energi fra Solen hele året rundt.

Samtidig måtte stedet være plant for å avverge sammenstøt med store steiner og ligge så lavt at InSight kunne bruke atmosfæren som ekstra nødbrems under landing. Endelig måtte underlaget være så mykt at det spinkle boret kunne komme seg ned.

Utforskningen av Mars stopper ikke med InSight. Flere andre sonder er på vej – for eksempel Mars 2020, som når frem til den røde planeten i februar 2021.

NASAs mars­bil er i likhet med InSight basert på tilgjengelig teknologi, denne gangen tatt fra Curiosity. Sam­men med InSight skal de to prosjektene finne de neste brikkene i puslespillet om Mars og bidra til å realisere fremtidige bemannede reiser til naboplaneten vår.

InSights landingsplass på sletten Elysium Planitia er utvalgt fordi overflaten er jevn og egner seg til boring. Dessuten sikrer nærheten til ekvator sollys til solpanelene året rundt.

© NASA