Budapest Science Meetup: 2012. december

1. Gurul a marsi labor, keresi
az ősi életnyomokat
Budapest Science Meetup
2012.12.20.
Kereszturi Ákos
MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont,
Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet
Magyar Csillagászati Egyesület, Polaris Csillagvizsgáló
NASA Astrobiology Institute TDE Focus Group

2. Mars Science Laboratory (MSL, Curiosity)
• legnagyobb, legnehezebb, legjobban felműszerezett
• cél: egykori lakhatóság vizsgálata (biológiai potenciál, geológiai
fejlődéstörténet, elérhető biomarkerek, felszíni sugárzási viszonyok
MSL
Sky-crane system

3. Célpont
• Gale kráter (155 km, 3,8 mrd év)
• peremen befelé folyóvölgyek
• 5 km magas üledékes hegy
agyagásványok

4. Célpont
• Gale kráter (155 km, 3,8 mrd év)
• peremen befelé folyóvölgyek
• 5 km magas üledékes hegy
agyagásványok

5. Leszállás kivitelezése
• eddigi legkisebb leszállási ellipszis (utolsó: 6x19 km)
ejtőernyő
hőpajzs

6. Leszállás kivitelezése
• eddigi legkisebb leszállási ellipszis (utolsó: 6x19 km)
• pontos érkezés (ellipszis centrumától 100 m)
• légi daru 650 m-re csapódott be porfelhő
• magasból megfigyelhető 6 db helyzet stabilizáló
nehezék becsapódása
Veszélyelkerülő kamera porsapka
ledobása előtt / után

7. Leszállás kivitelezése
• elfújt felszíni porréteg

8. Űrben levált egységek
becsapódásnyomai
• műszaki egység 2 perccel belépés
előtt levált
• zuhanás alatt 2 darabra tört
• 2 db 75 kg-os wolfram nehezék is
levált
• 3-5 m-es kráterek
• lapos becsapódások
aszimmetrikus törmelék mintázat

9. Leszállóhely tájképe
• Gale-kráter pereme kb. 27 km-re
• sötét dűnesáv
• max. 5-8 cm-es kövekkel borított vidék
• üledékes hegy (Mount Sharp, Aeolis-hegy)
• 4 MarsCam kép
Sol. 3., 8 perc alatt

14. Leszállóhely anyaga
• rover tetejére is hullottak cm-es darabok kis sűrűségű anyag (is) ?

15. Leszállóhely anyaga
• fékezőrakéta elfújta a felszíni anyagot laza felső réteg (néhány cm), gödör 30-50 cm
mély

16. Leszállóhely anyaga
• néhol felszín közeli rész ellenállóbb rétegnek látszik összecementált (duricrust? – de
szemcsék is?)

17. Leszállóhely anyaga
• néhány cm-es kődarabok szortírozó folyamat,
folyóvízi szállítás?

18. Leszállóhely anyaga
• konglomerátum a leszállóhelyen
• koptatott, gyengén kerekített
• folyóvízi üledék

19. Vizsgált sziklák
• Jake Matijevic
• vizsgálat robotkarral
• 40x25 cm
• MAHLI robotkar felvétele
• kevés por a kőzet felszínén
• sok földpát, sok Mg,
• kevés Fe
• földi kőzeteknél vízben
gazdag magmából
• nagy nyomású
kristályosodással
• Marson ?

20. Vizsgált sziklák
• El-Then szikla
• BUrwash

21. Légkör gázösszetétel
• szén-dioxid 95,5%
• argon 2,0%
• nitrogén 1,9%
• a szén-monoxid 0,06%
Metán:
• 95% valószínűséggel 5 ppb alatti
Izotóp arányok:
• SAM: nehéz szénizotóp dúsulás 5%-kal
több, mint a Mars helyzetéből várható
• légkörvesztést igazolja

22. Meteorológiai viszonyok
• légnyomás ismétlődő napi
ciklus szerint
• 15%-nyi napi változás

23. Meteorológiai viszonyok
• légnyomás ismétlődő napi ciklus szerint
• 10%-nyi napi változás
• nappali besugárzás, feláramlás,
nyomáscsökkenés
• évszakos emelkedés (déli tavasz,
szublimáló CO2 jégsapka)
• másodperces nyomáscsökkenés +
szélirányváltozás a 75. marsi napon (sol)
(NASA/JPL-Caltech/ CAB (CSIC-INTA))

24. Porvihar 1000 km-re
• regionális porvihar november 10-től
• 1300 km távolságban
• napi légnyomásgörbe változás

25. Sugárzási viszonyok
• RAD detektor: Mars felé haladva + bolygó felszínén
• oda úton 5-6 CME
• Marson kisebb, de ott sem konstans

26. Sugárzási viszonyok
• légnyomás / légsűrűség hatása napi
ciklus, nappali maximum
• lassú növekedés a küldetés első 30
napjában
(NASA/JPL-Caltech/SwRI)

27. Marsi regolit elemzés
• Rocknest terület
• röntgen diffrakció
• földpát, piroxén, olivin
• 50% amorf anyag
• mállott bazaltra emlékeztet
lézer (LIBS) lőtte regolit

28. Regolit
• kékes szürke apró gömbök:
• vulkáni olvadékcseppek?
• becsapódásos olvadékok?
agyagásványok
1.9 x 2.2 cm
150 mikrométeres szitált
homok
6.5 - 7.6 mm
eltérő
leszállóhelyek

29. Első mintavétel
• 1,3-cm-es szigetelésdarab
• légi daruról hullhatott a roverre
• homok rétegzés:
• legfelül finom por
• alatta 0.5-1.5 mm-es szemcsék
kb. 0.5 cm vastagon, kissé
cementált
• alul sötétebb, finomabb homok
• benne néhol eltérő színű,
réteg jellegű alakzatok
agyagásványok

30. Regolit
• hasonló a három leszállóhelyen:
• Gale-kráter
• Maridiani Planum
• Gusev-kráter
• grafikon:
• SiO2 és vas-oxidok 10-szeres
kicsinytéssel
• Ni, Zn, Br 100-szoros
nagyítással
• globális homogenitás szél hatás
agyagásványok
1.9 x 2.2 cm 6.5 - 7.6 mm
NASA/JPL-Caltech/University of Guelph

31. Sample Analysis at Mars (SAM)
• cél:
• élet szempontjából fontos molekulák és elemek azonosítása
• szerves molekulák keresése, izotópok azonosítása
• felépítés: 3 műszer együttese:
• Quadrupole Mass Spectrometer (QMS): anyag azonosítás
• Gas Chromatograph (GC): anyag szeparáció
• Tunable Laser Spectrometer (TLS): C, O, N, S, H izotóparányok
• mintavétel, továbbítás:
• sample manipulation system (SMS)
• Chemical Separation and Processing Laboratory (CSPL)
minta útja a SAM műszereihez

32. Regolit elemzés
• Rocknest homok
• 2012.10.02–16. (sol 56-100)
Eredmény:
• H2O, kén, klór
• deutérium dúsulás
• tipikus vulkáni anyag
• vártnál magasabb H2O koncentráció
• O, Cl perklorát lehetett
• CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3
agyagásványok

33. Regolit elemzés
• kérdések:
• klorometánt a műszer tisztítására
használták a Földön (egyéb forrásból is
jöhet, start hőhatása)
• diklorometán keletkezhet: szerves
anyag + hő + perklorát
• metán is keletkezett (?) a kamrában a
hevítéskor szén földi szennyezés?
Eredmény:
• szerves anyag nem volt
• szerves anyag lehetett, de lebomlott
agyagásványok

34. Szerves anyag a Marson
• évente 108 g meteorikus szén érkezik, ebből kb.
1000 t szerves
• marsi meteoritok: akár 1 % szerves anyag is
(kerogén típusú)
• Viking: szerves anyagot (pirolízis), nem talált
Szerves anyag pusztul:
• mm-cm mélységig UV elpusztítja,
• m mélységig kozmikus sugarak ?
• oxidálószerek (oxidánsok) mállás
metastabil termékek karbonsav (hangyasav
(HCOOH), benzoensav (C6H4(COOH)2), oxálsav
(C2H2O4), ecetsav (CH3COOH))
• Viking GCMS nem tudta volna kimutatni
• ezek sói sem látszanak GCMS-el
• nem illó szervesek sem „látszanak”
Benner et al. PNAS 2000

35. Szerves anyag a Marson
Agresszív oxidánsok a felszínen
• H2O2, MgClO4
• keletkezés:
• UV: H2O H+ + OH- (hematit, goethit katalizál), H2
elszökhet H2O2 halmozódhat
• porördögök elektromos tere H2O2
Ettől szerves anyag bomlás
• elmúlt 3 milliárd évben (szárazság)
• kg/m2 benzoensav keletkezett ( 100 ppm)
• nagyenergiájú sugárzástól bomlik részekre:
perklorát, meteorikus szerves anyag …
• + fém oxidok sók
Ami van a Marson:
• metán
• klór tartalmú szénhidrogén ? (Viking, Curiosity)
Ahogy keresni lehetne:
•„kis molekulákra” kellene vadászni (SAM jó erre)
• „fiatal” helyeken (célpont kijelölés)
• nem illó szerves molekulákat keresni (legközelebb)

36. További tervek
• dűnék átszelése biztonságos helyen
• hegylábánál idős agyagásványok
• távolság min. kb. fél év

37. További tervek
• hegymászás vagy „séta” a hegy lábánál?
• min. élettartam 1 marsi év
• hegyre feljutni kevés…
• de valószínűleg sokkal tovább fog működni…

38. További információk