Mars is om meerdere redenen een zeer interessante planeet.
Een rotsachtige planeet waarvan de ontstaansgeschiedenis mogelijk veel leek op die van onze Aarde, met duidelijke sporen van langerdurend stromend water in een ver verleden. Stromend water dat een hogere oppervlaktetemperatuur en een aanmerkelijke atmosfeer aannemelijk/noodzakelijk maakt.
Maar een paar miljard jaar geleden moeten er door nog onbekende oorzaak processen tot stand zijn gekomen die deze eens waterrijke (en mogelijk levensvatbare) planeet ontdaan hebben van zijn atmosfeer en hem in een koude en in veel opzichten nauwelijks actieve planeet hebben getransformeerd.
Mars is zo een goed geconserveerd kosmisch fossiel geworden dat ons veel kan leren over de vroege Aarde en over de evolutie van rotsachtige planeten in ons zonnestelsel. Op Aarde zijn de meeste sporen uit zo'n ver verleden immers door platentektoniek, vulkanisme en erosie uitgewist, maar op Mars grotendeels bewaard gebleven.
Er is veel niet bekend of goed begrepen mbt. Mars. Zo heeft de planeet kennelijk geen platentektoniek (meer), is onbekend wat de temperatuur in het binnenste van Mars is, is er weinig bekend over eventuele geologische activiteit en de exacte samenstelling van het oppervlak, is het niet bekend of het ooit een planeetomspannend - beschermend- magnetisch veld had, en is het zelfs niet bekend of Mars nog een vloeibare kern heeft.
Sedert een paar maanden staat het meest geavanceerde planetaire onderzoekslaboratorium, Mars Science Lab (MSL, ook Curiosity genoemd) in de Gale krater op Mars om op een aantal vragen mogelijk een antwoord te geven. De belangrijkste doelen van MSL zijn:
- Vaststellen of er ooit leven mogelijk geweest is.
- Nauwkeurig bepalen welk klimaat Mars heeft
- Inzicht geven in de geologie en ontstaansgeschiedenis van Mars
- Gegevens (o.a. over stralingsniveau's) leveren die van belang zijn voor een bemande missie naar Mars in de toekomst.
In een uitgebreide reekst berichten KLIK heb ik beschreven welke instrumenten MSL aan boord heeft, hoe ze ongeveer werken, en de eerste tests in de nog voornamelijk technische fase van de missie beschreven.
Inmiddels is MSL begonnen aan het wetenschappellijke deel van zijn taak, en in deze serie berichten hoop ik verslag te kunnen doen van de uitkomsten van dat onderzoek.
De missie van MSL zal ten minste twee jaar duren, en de wetenschappers zijn uitermate terughoudend en zorgvuldig. Het kan maanden duren voor de uitgewerkte wetenschappelijke resultaten van een (deel)onderzoek bekend worden gemaakt, en het zal mogelijk jaren duren voor een volledig en samenhangend beeld van de onderzoeksresultaten bekend wordt.
Geduld is dus vereist, er kunnen maanden tussen de berichten zitten.
Komend bericht: Waarom Gale?
Laatste berichten
-
16:10
[wiskunde] Prijs Product per KG; Alternatief Inzicht 1
-
14:55
wig
-
14:55
Herleiden afmetingen vanaf een foto 20
-
13:57
do-re-mi-fa-so vliegtuigen 9
-
13:16
geen minkowski-ruimte toch? Doe ik dit nou fout? 17
-
13:12
[natuurkunde] kroon van koning op Syracuse 10
-
12:01
Gravity and gravitation 1
-
10:15
2013 – Augustus Vraag 3 3
-
09:54
Bruine vlekken op treinaanwijzerbord 6
-
23:07
Rood laserlicht 2
-
24 apr
Vraag 2009 Juli Vraag 5 5
-
24 apr
positie 2
-
24 apr
Schroefdraad berekening 8
-
24 apr
[scheikunde] Kan chloorgas de geleiding van elektriciteit belemmeren? 9
-
23 apr
Weerfrustratie 9
-
23 apr
Kunnen quantum Zonnecellen 190% quantum efficiënt zijn 3
-
23 apr
De Euro Nederlandse 100 qubit computer komt eraan
-
23 apr
projectiel 8
-
23 apr
Verschil tussen deze 2 vragen 5
-
23 apr
[scheikunde] berekeningen labo vitamine c bepaling 1
Nieuwsberichten
-
04 mar
Een nieuw soort magnetisme: altermagnetisme
-
31 okt
AI kan via stem diabetes vaststellen 11
-
21 okt
Einstein krijgt wéér gelijk 45
-
07 feb
witter dan wit 20
-
19 jun
irrigatie en de aardas
Mars Science Lab, de resultaten
Moderator: Astro
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Waarom Gale? deel 1
Het eerste dat opvalt als je een hoogtekaart van Mars bekijkt, is het enorme verschil tussen het noordelijk en zuidelijk halfrond. Het noorden ligt laag en is arm aan kraters (gebied B), terwijl het hooggelegen zuiden ermee bezaaid is (gebied A).
Hoogtekaart van Mars. Bron: Mola, Nasa
Gebied A. Typisch oud zuidelijk gebied. Hooggelegen en bezaaid met kraters. Bron: Mola, Nasa
Gebied B. Typisch jonger noordelijk gebied, laaggelegen met weinig of weggeërodeerde kraters. Bron: Mola, Nasa
Metingen hebben uitgewezen dat de korst onder het noordelijk halfrond tientallen kilometers dunner is dan die onder het zuidelijk halfrond. De reden voor deze dichotomie ligt mogelijk bij een gigantische inslag vroeg in het Noachisch tijdperk, zo'n 4 miljard jaar geleden. Het volledige noordelijk halfrond zou dan het restant zijn van een reusachtige krater.
Kraterarm terrein is ook jonger terrein, hier hebben processen de oorspronkelijke inslagkraters uit het Late Heavy Bombardment klik weggeërodeerd, en het vergt weinig fantasie om te bedenken dat deze erosie in de noordelijke laagvlakte door water en/of gletjers veroorzaakt zou kunnen zijn, want ook op Mars stroomt water nog altijd van hoog naar laag.
Mars had in het verre verleden naar alle waarschijnlijkheid een veel dichtere atmosfeer, en mogelijk een volwaardig, planeetomspannend, magnetisch veld. Metingen van de huidige -chaotische- resten van magnetische gebieden in de korst van Mars wijzen hier op.
Ergens aan het eind van het Noachisch- tot halverwege het Hesperisch tijdperk (tussen 3,5 en 2,5 miljard jaar geleden) moet er een proces opgetreden zijn dat de verdwijning van de atmosfeer als resultaat had.
Mogelijk is het magnetisch veld door gedeeltelijk stollen van de ijzer-zwavel kern, of door het anderzins stoppen van de convectie in de mantel van Mars, langzaam weggevallen.
Een magnetisch veld dat niet alleen eventueel leven zou kunnen beschermen tegen de dodelijke straling, maar er door de afbuiging ook voor zorgde dat de hoogenergetische deeltjes van de zonnewind de bovenste lagen van de atmosfeer niet kon raken.
Nu dat veld niet meer bestond konden de gasmoleculen uit de toch al zwakkere greep van de zwaartekracht weggeslagen worden en de atmosfeer langzaam naar de ruimte weggesijpelen.
Na een paar honderd miljoen jaar in het Amazonisch tijdperk, waarin aanvankelijk nog stromend water voorkwam, ebde ook de geologische activiteit weg en bleef er over wat we nu zien: Een bevroren, vrijwel atmosfeerloos en veelal gortdroog, stoffig kosmisch fossiel van een planeet die niet de kans gekregen heeft ooit tot volle bloei te komen.
Maar lang niet alle water is van de planeet verdwenen. Grote hoeveelheden zitten vast in permafrost en onder deze bevroren laag zit waarschijnlijk een grote hoeveelheid vloeibaar water en verder komt er veel water voor in de noordelijke en zuidelijke poolkap en gebonden in waterhoudend gesteente:
Water in de bovenste lagen van de marsbodem. Bron: Nasa & Arizona University
Alleen beide poolkappen al zouden evenveel water bevatten als de ijskap van Groenland, en er zijn aanwijzingen dat er ook nu nog water stroomt.
Zeer zout water dan wel, want zoet water aan het oppervlak zou tijdens het smelten al sublimeren onder de geringe atmosferische druk (650Pa, ongeveer 6 mm kwik).
Er zijn tevens grote hoeveelheden zout op Mars gedetecteerd wat deze zoutwaterhypothese aannemelijk maakt.
Maar de beschreven geschiedenis staat geenszins vast. Er zijn veel alternatieve theorieën, en het laatste woord over de exacte historie van Mars (en daarmee over verloop van de processen in alle rotsachtige planeten inclusief de Aarde) is zeker niet geschreven. Er is eigenlijk grote behoefte aan een leesbaar naslagwerk, waarin pagina voor pagina de historie van Mars wordt ontrafeld.
En dat naslagwerk kan de Gale krater zijn, die precies in het overgangsgebied van de tweedeling ligt.
Gebied C met Gale krater. Bron: Mola, Nasa
Over Gale veel meer in het volgende bericht.
Het eerste dat opvalt als je een hoogtekaart van Mars bekijkt, is het enorme verschil tussen het noordelijk en zuidelijk halfrond. Het noorden ligt laag en is arm aan kraters (gebied B), terwijl het hooggelegen zuiden ermee bezaaid is (gebied A).
- Mola Mars.jpg (217.9 KiB) 2639 keer bekeken
- Mola Zuid.jpg (180.82 KiB) 2626 keer bekeken
- Mola Noord.jpg (132.39 KiB) 2625 keer bekeken
Metingen hebben uitgewezen dat de korst onder het noordelijk halfrond tientallen kilometers dunner is dan die onder het zuidelijk halfrond. De reden voor deze dichotomie ligt mogelijk bij een gigantische inslag vroeg in het Noachisch tijdperk, zo'n 4 miljard jaar geleden. Het volledige noordelijk halfrond zou dan het restant zijn van een reusachtige krater.
Kraterarm terrein is ook jonger terrein, hier hebben processen de oorspronkelijke inslagkraters uit het Late Heavy Bombardment klik weggeërodeerd, en het vergt weinig fantasie om te bedenken dat deze erosie in de noordelijke laagvlakte door water en/of gletjers veroorzaakt zou kunnen zijn, want ook op Mars stroomt water nog altijd van hoog naar laag.
Mars had in het verre verleden naar alle waarschijnlijkheid een veel dichtere atmosfeer, en mogelijk een volwaardig, planeetomspannend, magnetisch veld. Metingen van de huidige -chaotische- resten van magnetische gebieden in de korst van Mars wijzen hier op.
Ergens aan het eind van het Noachisch- tot halverwege het Hesperisch tijdperk (tussen 3,5 en 2,5 miljard jaar geleden) moet er een proces opgetreden zijn dat de verdwijning van de atmosfeer als resultaat had.
Mogelijk is het magnetisch veld door gedeeltelijk stollen van de ijzer-zwavel kern, of door het anderzins stoppen van de convectie in de mantel van Mars, langzaam weggevallen.
Een magnetisch veld dat niet alleen eventueel leven zou kunnen beschermen tegen de dodelijke straling, maar er door de afbuiging ook voor zorgde dat de hoogenergetische deeltjes van de zonnewind de bovenste lagen van de atmosfeer niet kon raken.
Nu dat veld niet meer bestond konden de gasmoleculen uit de toch al zwakkere greep van de zwaartekracht weggeslagen worden en de atmosfeer langzaam naar de ruimte weggesijpelen.
Na een paar honderd miljoen jaar in het Amazonisch tijdperk, waarin aanvankelijk nog stromend water voorkwam, ebde ook de geologische activiteit weg en bleef er over wat we nu zien: Een bevroren, vrijwel atmosfeerloos en veelal gortdroog, stoffig kosmisch fossiel van een planeet die niet de kans gekregen heeft ooit tot volle bloei te komen.
Maar lang niet alle water is van de planeet verdwenen. Grote hoeveelheden zitten vast in permafrost en onder deze bevroren laag zit waarschijnlijk een grote hoeveelheid vloeibaar water en verder komt er veel water voor in de noordelijke en zuidelijke poolkap en gebonden in waterhoudend gesteente:
- Mars Water.jpg (186.55 KiB) 2630 keer bekeken
Alleen beide poolkappen al zouden evenveel water bevatten als de ijskap van Groenland, en er zijn aanwijzingen dat er ook nu nog water stroomt.
Zeer zout water dan wel, want zoet water aan het oppervlak zou tijdens het smelten al sublimeren onder de geringe atmosferische druk (650Pa, ongeveer 6 mm kwik).
Er zijn tevens grote hoeveelheden zout op Mars gedetecteerd wat deze zoutwaterhypothese aannemelijk maakt.
Maar de beschreven geschiedenis staat geenszins vast. Er zijn veel alternatieve theorieën, en het laatste woord over de exacte historie van Mars (en daarmee over verloop van de processen in alle rotsachtige planeten inclusief de Aarde) is zeker niet geschreven. Er is eigenlijk grote behoefte aan een leesbaar naslagwerk, waarin pagina voor pagina de historie van Mars wordt ontrafeld.
En dat naslagwerk kan de Gale krater zijn, die precies in het overgangsgebied van de tweedeling ligt.
- Mola Gale.jpg (227.37 KiB) 2623 keer bekeken
Over Gale veel meer in het volgende bericht.
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Waarom Gale? deel 2
De Gale krater ligt iets onder de evenaar, precies op het overgangsgebied tussen het hoge zuiden en lage noorden. In dit gebied lopen de temperaturen uiteen van -80 tot +20 graden Celcius.
Als er in het hoge zuidelijke gebied vloeibaar water aanwezig was, moet hier in een ver verleden een deel van in de Gale krater zijn gestroomd, want de bodem van Gale ligt erg laag. Aeolus Palus, het blauwe deel op deze hoogtekaart waarop MSL is geland, ligt zelfs op minus 4,5 km:
Gale krater en Nederland op dezelfde schaal. Bron: Mola (Nasa), m.u.
Infrarood opnames van Gale overdag en 's nachts laten duidelijke verschillen in thermische inertie (klik) zien. Thermische inertie zou samengevat kunnen worden als een combinatie van de warmteopslagcapaciteit van een stof en de warmtegeleidende eigenschappen.
Los zand heeft een lagere thermische inertie; het is sneller warm, en raakt die warmte ook weer sneller kwijt. Zand zou overdag dus snel warm moeten zijn en 's nachts snel koud. Rotsen slaan langzamer warmte op en raken die minder snel kwijt, dus zouden rotsen overdag koeler en 's nachts warmer moeten zijn.
In deze animatie de thermische intertie van een deel van de Gale bodem. Het gele stipje is de landingsplaats van MSL:
Temperatuurverschil overdag en 's nachts. Bron: Themis (Nasa)
Een overdag (D) licht en 's nachts donker gebied (N) heeft een lage T.I. en bestaat dus waarschijnlijk uit los zand, gruis, kleinere stenen, en andersom is een rotslaag overdag donkerder en 's nachts lichter.
Duidelijk zichtbaar is een lange strook zandduinen rechtsonder MSL. (Een laag die het robotlab moet ontwijken! Spirit, een ouder marsrobotje heeft zijn einde gevonden een zandbank.)
MSL ligt aan de rand van een rotsplaat linksboven de stip, en middenboven is iets dat op een stoffige rivierbedding lijkt die uitmondt in een waaiervormige delta van gemengd materiaal. Dit wordt een Alluvial Fan (klik) genoemd.
Langdurige waterstromen hebben grof en fijn materiaal van de kraterwand naar de diepe bodem gevoerd, de zwaardere stenen zijn op vrij korte afstand van de monding tot stilstand gekomen, terwijl de fijne deeltjes een stuk verder worden meegevoerd en inmiddels versteend zijn tot een grote massieve rotsplaat. Hier een foto van zo'n alluvial fan op Aarde:
Alluvial Fan in Alaska. Bron: Wikipedia
Inmiddels is er duidelijk bewijs dat Aeolus Palus doorkruisd werd met snelstromende riviertjes, MSL heeft foto's gemaakt van versteende rivierbeddingen met insluitingen van grotere afgeronde kiezels. (zie ook DIT bericht)
Het meest interessant is echter de centrale berg in de Gale krater, Aeolus Mons (aka Mount Sharp)
3D indruk van Gale, bron: Esa
(klik voor grotere afbeelding)
Het is waarschijnlijk dat een flink deel van Gale in het verre verleden volgelopen is met water, stenen, gruis, modder en vulkanisch as. Een groot deel daarvan is weggeërodeerd, zodat we op de diepste locaties een kijkje kunnen nemen in de zeer vroege tijd en naar boven toe, dus Aeolus Mons op, in steeds recentere geologische periodes terecht komen.
Aeolus Mons torent 5 kilometer boven Aeolus Palus uit, en is duidelijk gelaagd. De hoogste lagen in de berg stammen uit het droge stoffige Amazonische tijdperk en zijn minder interessant, MSL zal daar niet komen. Hieronder liggen echter oudere lagen met zuurstof en zwavelhoudende mineralen uit de Hesperische periode waarin vulkanische activiteit hoog was en het langzaam droger en kouder werd, en daaronder nog oudere lagen met fylosilicaten (klik) zoals klei uit het warmere en nattere Noachian.
De klei is extreem oud, mogelijk meer dan 3,5 miljard jaar, en als dit klopt moet er aan het einde van het Late Heavy Bombardment ruim water op Mars geweest zijn. Dit is het tijdperk bij uitstek waarin primitieve extremofielen zouden geleefd kunnen hebben en in ieder geval zijn de kleilagen een plaats om op zoek te gaan naar organische moleculen.
Hieronder ligt weer een laag met olivijn, dat mocht het met vloeibaar water in contact komen vrij makkelijk overgaat in het rode hematiet dat mars zijn opvallende kleur geeft.
De belangrijkste geologische tijdperken op Mars. Bron: Wikipedia
Gale context. Bron: School of Earth and Space Exploration
(klik voor grotere afbeelding)
En hier ligt de belangrijkste reden voor de keuze van Gale als landingsgebied. Rivierbeddingen, alluvial fan, en dichtbij een goed bereikbare Aeolus Mons als een geologisch boekwerk. Laag voor laag geanalyseerd door een omhoog rijdend MSL kan deze ons tijdens de reis van oud naar steeds nieuwer gebied veel leren over de onstaansgeschiedenis van Mars, en over eventuele omstandigheden die primitief leven mogelijk zouden kunnen maken.
Komend bericht: de eerste resultaten
De Gale krater ligt iets onder de evenaar, precies op het overgangsgebied tussen het hoge zuiden en lage noorden. In dit gebied lopen de temperaturen uiteen van -80 tot +20 graden Celcius.
Als er in het hoge zuidelijke gebied vloeibaar water aanwezig was, moet hier in een ver verleden een deel van in de Gale krater zijn gestroomd, want de bodem van Gale ligt erg laag. Aeolus Palus, het blauwe deel op deze hoogtekaart waarop MSL is geland, ligt zelfs op minus 4,5 km:
- gale en NL.jpg (80.44 KiB) 2627 keer bekeken
Infrarood opnames van Gale overdag en 's nachts laten duidelijke verschillen in thermische inertie (klik) zien. Thermische inertie zou samengevat kunnen worden als een combinatie van de warmteopslagcapaciteit van een stof en de warmtegeleidende eigenschappen.
Los zand heeft een lagere thermische inertie; het is sneller warm, en raakt die warmte ook weer sneller kwijt. Zand zou overdag dus snel warm moeten zijn en 's nachts snel koud. Rotsen slaan langzamer warmte op en raken die minder snel kwijt, dus zouden rotsen overdag koeler en 's nachts warmer moeten zijn.
In deze animatie de thermische intertie van een deel van de Gale bodem. Het gele stipje is de landingsplaats van MSL:
- Gale thermische inertie animatie.gif (135.47 KiB) 2627 keer bekeken
Een overdag (D) licht en 's nachts donker gebied (N) heeft een lage T.I. en bestaat dus waarschijnlijk uit los zand, gruis, kleinere stenen, en andersom is een rotslaag overdag donkerder en 's nachts lichter.
Duidelijk zichtbaar is een lange strook zandduinen rechtsonder MSL. (Een laag die het robotlab moet ontwijken! Spirit, een ouder marsrobotje heeft zijn einde gevonden een zandbank.)
MSL ligt aan de rand van een rotsplaat linksboven de stip, en middenboven is iets dat op een stoffige rivierbedding lijkt die uitmondt in een waaiervormige delta van gemengd materiaal. Dit wordt een Alluvial Fan (klik) genoemd.
Langdurige waterstromen hebben grof en fijn materiaal van de kraterwand naar de diepe bodem gevoerd, de zwaardere stenen zijn op vrij korte afstand van de monding tot stilstand gekomen, terwijl de fijne deeltjes een stuk verder worden meegevoerd en inmiddels versteend zijn tot een grote massieve rotsplaat. Hier een foto van zo'n alluvial fan op Aarde:
- alluvial-fan-alaska.jpg (60.18 KiB) 2637 keer bekeken
Inmiddels is er duidelijk bewijs dat Aeolus Palus doorkruisd werd met snelstromende riviertjes, MSL heeft foto's gemaakt van versteende rivierbeddingen met insluitingen van grotere afgeronde kiezels. (zie ook DIT bericht)
Het meest interessant is echter de centrale berg in de Gale krater, Aeolus Mons (aka Mount Sharp)
- Gale_Crater_3d1_H.jpg (114.24 KiB) 2632 keer bekeken
(klik voor grotere afbeelding)
Het is waarschijnlijk dat een flink deel van Gale in het verre verleden volgelopen is met water, stenen, gruis, modder en vulkanisch as. Een groot deel daarvan is weggeërodeerd, zodat we op de diepste locaties een kijkje kunnen nemen in de zeer vroege tijd en naar boven toe, dus Aeolus Mons op, in steeds recentere geologische periodes terecht komen.
Aeolus Mons torent 5 kilometer boven Aeolus Palus uit, en is duidelijk gelaagd. De hoogste lagen in de berg stammen uit het droge stoffige Amazonische tijdperk en zijn minder interessant, MSL zal daar niet komen. Hieronder liggen echter oudere lagen met zuurstof en zwavelhoudende mineralen uit de Hesperische periode waarin vulkanische activiteit hoog was en het langzaam droger en kouder werd, en daaronder nog oudere lagen met fylosilicaten (klik) zoals klei uit het warmere en nattere Noachian.
De klei is extreem oud, mogelijk meer dan 3,5 miljard jaar, en als dit klopt moet er aan het einde van het Late Heavy Bombardment ruim water op Mars geweest zijn. Dit is het tijdperk bij uitstek waarin primitieve extremofielen zouden geleefd kunnen hebben en in ieder geval zijn de kleilagen een plaats om op zoek te gaan naar organische moleculen.
Hieronder ligt weer een laag met olivijn, dat mocht het met vloeibaar water in contact komen vrij makkelijk overgaat in het rode hematiet dat mars zijn opvallende kleur geeft.
- tijdlijn Mars.png (2.56 KiB) 2630 keer bekeken
- Gale context map.png (1.11 MiB) 2633 keer bekeken
(klik voor grotere afbeelding)
En hier ligt de belangrijkste reden voor de keuze van Gale als landingsgebied. Rivierbeddingen, alluvial fan, en dichtbij een goed bereikbare Aeolus Mons als een geologisch boekwerk. Laag voor laag geanalyseerd door een omhoog rijdend MSL kan deze ons tijdens de reis van oud naar steeds nieuwer gebied veel leren over de onstaansgeschiedenis van Mars, en over eventuele omstandigheden die primitief leven mogelijk zouden kunnen maken.
Komend bericht: de eerste resultaten
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
MSL eet eerste hapjes
Sedert het begin van de wetenschappelijke fase van de MSL missie is het het nodige gebeurd:
De eerste resultaten van de analyse van Jake Matijevic (zie ook DIT bericht) zijn bekend gemaakt in een persconferentie een week geleden.
Deze rots was niet zo zeer uitgekozen om zijn wetenschappelijke waarde, maar meer om zijn goede bereikbaarheid en handige afmetingen en bekend veronderstelde fijnkorrelige basaltische samenstelling. Een prima oefenobject derhalve.
Toch bleek Jake achteraf een aantal verrassingen in petto te hebben. Niet alleen was de rots zoveel grofkorreliger dat de analyses van de laserzapper Chemcam bij iedere spot andere resulaten gaven omdat ze een korrel van een ander mineraal verdampte, maar ook de overall samenstelling zoals vastgesteld door APXS bleek verrassend.
Jake blijkt ondermeer een hoger gehalte aluminium en natrium te hebben en een lager gehalte aan ijzer, nikkel en magnesium dan enig andere tot op heden op Mars onderzochte rots. Weliswaar blijkt Jake inderdaad een brok basalt te zijn maar van een vrij zeldzame samenstelling die hier op Aarde ondermeer gevonden wordt bij Hawaii.
Hieronder 4 reeksen van meetresultaten aan Jake in een grafiek, het is duidelijk dat iedere meetreeks een wat verschillende samenstelling opleverde.
Spectrum 45-1 toont hogere gehaltes aan magnesium en ijzer, wat past bij het mineraal olivijn.
Spectrum 45-2 is rijk aan ijzer en titanium, kennelijk werd een korrel metaaloxide geraakt.
Spectrum 48-10 vertoont pieken bij silicium, aluminium en natrium, wat karakteristiek is voor veldspaat.
Spectrum 48-14 piekt bij calcium en magnesium wat mogelijk op het pyroxeen diopsied wijst.
Spectra van Jake. Bron: Nasa
Naar reeks 48-14 is nog wat nader onderzoek gedaan, en de gehaltes aan calcium- en magnesiumoxide zijn bij iedere flits van de laser 'zapper' tegen elkaar in deze grafiek uitgezet. Het is duidelijk zichtbaar dat na iedere flits, telkens iets dieper in de korrel pyroxeen de verhoudingen lineair wijzigen:
Met diepte toenemend calciumoxide en magnesiumoxide in korrel pyroxeen. Bron: Nasa
De samenstelling is goed begrepen hier op Aarde en past het beste bij magma dat op een diepte van enkele kilometers in een waterrijke omgeving en een druk van enige duizenden bar zeer traag is gestold omdat het brok materiaal naar boven in een koelere omgeving met lagere druk werd gestuwd. Bepaalde elementen kristalliseerden tijdens deze langzame afkoeling het eerst in de korst en in de nog gesmolten kern resteerde zo geleidelijk een overschot aan minder snel stollende elementen.
Waar Jake precies vandaan komt, en hoe het komt dat de rots zo opvallend solitair op een vrijwel vlakke bodem ligt is onbekend en dat zal het ook wel blijven.
Verder waarschuwen de wetenschappers ervoor dat aan dit gedetaillleerde onderzoek van slechts een rots nog geen verregaande conclusies verbonden mogen worden.
Rocknest
Na het onderzoek aan Jake is de reis naar Glenelg verder gegaan en enkele weken geleden is MSL aan de rand van dit gebied aangekomen. Een van de eerste taken die uitgevoerd moest worden was een interne schrobbeurt. Het interne deel van CHIMRA een ingewikkeld systeem van zeefjes, buisjes en kamertjes moest eerst gereinigd worden, omdat het onvermijdelijk is dat materialen van de Aarde op de wanden in het instrument neerslaan en zo de zeer nauwkeurige metingen met hun sporen zouden vervuilen.
Voor deze reinigingsbeurt is het zand van de locatie Rocknest aan de rand van Glenelg geschikt bevonden. Inmiddels is het zand drie keer bekeken, gezeefd en aan CHIMRA gevoed. Terwijl dit zand zich in het systeem bevond is dmv. een trilinstrument het inwendige van het systeem grondig geschrobt en geschuurd, waarna het materiaal weer uitgestoten werd.
Hier een filmpje van de schep vol zand bekeken door de videocamera van Mahli terwijl de schep heftig getrild werd zodat de omgeroerde inhoud van de schep bekeken kon worden. Chimra stelt hoge eisen aan de maximale korrelgrootte van de monsters, en op deze wijze kon bepaald worden of er zich in het zand niet toch een groter stuk materiaal bevond.
Een vreemd stukje materiaal vlakbij MSL heeft voor enig oponthoud gezorgd. Nadere analyse gaf aan dat het een onschuldig stukje plastic tape betrof dat waarschijnlijk tijdens de landing van de Skycrane is losgekomen en op MSL is gevallen en weer wat later op de bodem is terechtgekomen:
Stukje tape. Bron: Nasa
Op dit moment wordt het derde monster extern met Mahli en Chemcam onderzocht en zal waarschijnlijk dit weekend het eerste monster materiaal aan het interne precisie lab van MSL, SAM gevoed worden.
Tijdens het graven in Rocknest werden zeer heldere stukjes materiaal tussen het rode zand aangetroffen. Hoewel intrigerend, waren vanwege de afmetingen waren deze stukjes ongeschikt voor de schobbeurt, dus zijn ze ongebruikt gedumpt. Maar het ligt zeker in de bedoeling dit nog onbekende materiaal wat later te onderzoeken.
Sedert het begin van de wetenschappelijke fase van de MSL missie is het het nodige gebeurd:
De eerste resultaten van de analyse van Jake Matijevic (zie ook DIT bericht) zijn bekend gemaakt in een persconferentie een week geleden.
Deze rots was niet zo zeer uitgekozen om zijn wetenschappelijke waarde, maar meer om zijn goede bereikbaarheid en handige afmetingen en bekend veronderstelde fijnkorrelige basaltische samenstelling. Een prima oefenobject derhalve.
Toch bleek Jake achteraf een aantal verrassingen in petto te hebben. Niet alleen was de rots zoveel grofkorreliger dat de analyses van de laserzapper Chemcam bij iedere spot andere resulaten gaven omdat ze een korrel van een ander mineraal verdampte, maar ook de overall samenstelling zoals vastgesteld door APXS bleek verrassend.
Jake blijkt ondermeer een hoger gehalte aluminium en natrium te hebben en een lager gehalte aan ijzer, nikkel en magnesium dan enig andere tot op heden op Mars onderzochte rots. Weliswaar blijkt Jake inderdaad een brok basalt te zijn maar van een vrij zeldzame samenstelling die hier op Aarde ondermeer gevonden wordt bij Hawaii.
Hieronder 4 reeksen van meetresultaten aan Jake in een grafiek, het is duidelijk dat iedere meetreeks een wat verschillende samenstelling opleverde.
Spectrum 45-1 toont hogere gehaltes aan magnesium en ijzer, wat past bij het mineraal olivijn.
Spectrum 45-2 is rijk aan ijzer en titanium, kennelijk werd een korrel metaaloxide geraakt.
Spectrum 48-10 vertoont pieken bij silicium, aluminium en natrium, wat karakteristiek is voor veldspaat.
Spectrum 48-14 piekt bij calcium en magnesium wat mogelijk op het pyroxeen diopsied wijst.
- Jake Spectrum.jpg (137.03 KiB) 2644 keer bekeken
Naar reeks 48-14 is nog wat nader onderzoek gedaan, en de gehaltes aan calcium- en magnesiumoxide zijn bij iedere flits van de laser 'zapper' tegen elkaar in deze grafiek uitgezet. Het is duidelijk zichtbaar dat na iedere flits, telkens iets dieper in de korrel pyroxeen de verhoudingen lineair wijzigen:
- Calcium en magnesium oxide in jake plot.jpg (73.58 KiB) 2652 keer bekeken
De samenstelling is goed begrepen hier op Aarde en past het beste bij magma dat op een diepte van enkele kilometers in een waterrijke omgeving en een druk van enige duizenden bar zeer traag is gestold omdat het brok materiaal naar boven in een koelere omgeving met lagere druk werd gestuwd. Bepaalde elementen kristalliseerden tijdens deze langzame afkoeling het eerst in de korst en in de nog gesmolten kern resteerde zo geleidelijk een overschot aan minder snel stollende elementen.
Waar Jake precies vandaan komt, en hoe het komt dat de rots zo opvallend solitair op een vrijwel vlakke bodem ligt is onbekend en dat zal het ook wel blijven.
Verder waarschuwen de wetenschappers ervoor dat aan dit gedetaillleerde onderzoek van slechts een rots nog geen verregaande conclusies verbonden mogen worden.
Rocknest
Na het onderzoek aan Jake is de reis naar Glenelg verder gegaan en enkele weken geleden is MSL aan de rand van dit gebied aangekomen. Een van de eerste taken die uitgevoerd moest worden was een interne schrobbeurt. Het interne deel van CHIMRA een ingewikkeld systeem van zeefjes, buisjes en kamertjes moest eerst gereinigd worden, omdat het onvermijdelijk is dat materialen van de Aarde op de wanden in het instrument neerslaan en zo de zeer nauwkeurige metingen met hun sporen zouden vervuilen.
Voor deze reinigingsbeurt is het zand van de locatie Rocknest aan de rand van Glenelg geschikt bevonden. Inmiddels is het zand drie keer bekeken, gezeefd en aan CHIMRA gevoed. Terwijl dit zand zich in het systeem bevond is dmv. een trilinstrument het inwendige van het systeem grondig geschrobt en geschuurd, waarna het materiaal weer uitgestoten werd.
Hier een filmpje van de schep vol zand bekeken door de videocamera van Mahli terwijl de schep heftig getrild werd zodat de omgeroerde inhoud van de schep bekeken kon worden. Chimra stelt hoge eisen aan de maximale korrelgrootte van de monsters, en op deze wijze kon bepaald worden of er zich in het zand niet toch een groter stuk materiaal bevond.
Een vreemd stukje materiaal vlakbij MSL heeft voor enig oponthoud gezorgd. Nadere analyse gaf aan dat het een onschuldig stukje plastic tape betrof dat waarschijnlijk tijdens de landing van de Skycrane is losgekomen en op MSL is gevallen en weer wat later op de bodem is terechtgekomen:
- MAHLIFragmentSol65.gif (138.08 KiB) 2621 keer bekeken
Op dit moment wordt het derde monster extern met Mahli en Chemcam onderzocht en zal waarschijnlijk dit weekend het eerste monster materiaal aan het interne precisie lab van MSL, SAM gevoed worden.
Tijdens het graven in Rocknest werden zeer heldere stukjes materiaal tussen het rode zand aangetroffen. Hoewel intrigerend, waren vanwege de afmetingen waren deze stukjes ongeschikt voor de schobbeurt, dus zijn ze ongebruikt gedumpt. Maar het ligt zeker in de bedoeling dit nog onbekende materiaal wat later te onderzoeken.
- Bright obkect in Mars soil.jpg (53.14 KiB) 2621 keer bekeken
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Nog geen methaan gevonden op Mars
Viking
In 1969 werd nog geen 48 uur na de ontvangst van de data van de Viking 7 infrarood spectrometer aangekondigd dat er waarschijnlijk methaan op Mars was gevonden. In het spectrum waren banden gevonden die niet correspondeerden met CO2 of andere bekende stoffen op Mars en de band op 3,3µm leek overeen te komen met methaan.
Dit veroorzaakte destijds veel opwinding, omdat methaan een bekend biogas is. De speculaties en sensatieberichten over leven op Mars waren niet van de lucht. Enkele weken later werd de bevinding weer ingetrokken, het bleek om een zelden waargenomen vorm van koolstofdioxide ijs te gaan.
Sedertdien is het voorkomen en de oorsprong van methaan op Mars onderwerp van hevig dispuut.
Alh84001
In 1996 onstond er grote opschudding door DIT artikel over een meteoriet van Mars, ALH 84001 (Alan Hills 1984, meteoriet 1) dat gefossiliseerde nanobacteriën zou bevatten. Deze 4 miljard jaar oude meteoriet zou ongeveer 16 miljoen jaar gelezen door een inslag op Mars de ruimte ingeslingerd zijn, en 13.000 jaar geleden op Antarctica zijn terecht gekomen:
Alh84001 met een -vermeende- fossiele bacterie
Het was wereldnieuws. Bill Clinton kondigde aan dat er leven buiten de Aarde was aangetoond, het bewijs was met de fossiele nanobacteriën in ALH geleverd. De bevindingen werden van meet af aan zwaar in twijfel getrokken en zijn sedertdien onderwerp van felle discussie geweest. Wat later zijn er diverse hypotheses opgesteld en experimenten gedaan die een niet biologische oorsprong aannemelijker maken. In 2009 verscheen echter DIT artikel over nanokristallen van magnetiet dat de discussie weer deed oplaaien. Deze magnetietkristallen zijn ook in bepaalde aardse bactieriën aangetroffen. Ook dit artikel werd weer bedolven onder kritiek.
Vooralsnog is de consensus dat de sporen in Alh84001 van niet biologische oorsprong zijn en hiernaast wordt überhaupt het bestaan van nanobacteriën breed in twijfel getrokken.
Esa
In 2003 kondigde een team van het Goddard Space centre aan dat sporen van methaan (meerdere ppm) in de atmosfeer van Mars waren aangetroffen, en een jaar later kwamen er onderzoeken van ESA en resultaten van telescoopwaarnemingen uit die methaanhoeveelheden variërend van 2 tot 30 ppm rapporteerden.
Methaanconcentraties op Mars. Bron: Nasa
De onderzoeken gaven ook aan dat de hoeveelheid methaan varieerde per seizoen en marslocatie. Tijdens de noordelijke zomer was de concentratie het hoogst, tot wel 60 ppm, en het gas leek te komen uit een beperkt aantal vrij nauwkeurig te localiseren gebieden. De grootste methaanpluim zou ongeveer 19.000 ton methaangas bevatten.
Aangezien methaan op Mars geen lange levensduur heeft; het wordt vrij snel geoxideerd, afgebroken of gebonden, moest er een bron zijn die ook nu nog nieuw methaan in de marsatmosfeer brengt.
Tijdens de noordelijke winter was de methaanconcentratie volgens dezelfde reek metingingen een stuk lager, wat enerzijds seizoeninvloeden doet vermoeden, maar anderzijds grote vragen over de juistheid van de metingen oproept, want waar blijft dat methaan dan in de winter? Het wordt weliswaar afgebroken, maar dat is een proces van tientallen zo niet honderden jaren en niet van een paar maanden. De nauwkeurigheid van de resultaten van de methaanonderzoeken tot op heden worden door een aantal wetenschappers in twijfel getrokken.
Methaanproductie
Er zijn diverse theorieën die het ontstaan van een variabele methaanconcentratie trachten te verklaren:
Verklaringen voor methaanproductie in de marsatmosfeer. Bron: Nasa/Jpl/Caltech
Het is het eerste instrument op Mars dat in staat moet zijn de aanwezigheid en de concentratie van methaan definitief aan te tonen, en - dat kan niet genoeg onderstreept worden - een onderscheid te maken tussen diverse methaanisotopen. Methaan van biologische oorsprong heeft een andere isotopenverhouding dan methaan van geologische of andere ooorsprong.
De eerste meetresultaten van SAM zijn bekend gemaakt, en methaan is niet aangetoond. Als er al methaan in de Gale krater is op dit moment, dan moet het in een concentratie lager dan ongeveer 5 ppm zijn, een concentratie dit op dit moment nog verdwijnt in de meetruis van SAM. De gevoeligheid van SAM zal de komende maanden door finetuning en calibratie nog verder opgevoerd worden, mogelijk tot een factor 10. Verder is het nog mogelijk dat de methaanconcentratie in de marsatmosfeer de komende twee jaar toeneemt en ruim boven de 5 ppm uitkomt.
Als Sam methaan opsnuift én de isotopenverhouding wordt bekend, dan is dat wetenschappelijk nieuws van de eerste orde, ongeacht de resultaten.
Mogelijk duurt het nog maanden tot meer dan een jaar voor er meer uitsluitsel is inzake methaan op Mars, als het al aangetroffen wordt in Gale. Meer over het onderzoek naar de marsatmosfeer in het volgende stukje.
Viking
In 1969 werd nog geen 48 uur na de ontvangst van de data van de Viking 7 infrarood spectrometer aangekondigd dat er waarschijnlijk methaan op Mars was gevonden. In het spectrum waren banden gevonden die niet correspondeerden met CO2 of andere bekende stoffen op Mars en de band op 3,3µm leek overeen te komen met methaan.
Dit veroorzaakte destijds veel opwinding, omdat methaan een bekend biogas is. De speculaties en sensatieberichten over leven op Mars waren niet van de lucht. Enkele weken later werd de bevinding weer ingetrokken, het bleek om een zelden waargenomen vorm van koolstofdioxide ijs te gaan.
Sedertdien is het voorkomen en de oorsprong van methaan op Mars onderwerp van hevig dispuut.
Alh84001
In 1996 onstond er grote opschudding door DIT artikel over een meteoriet van Mars, ALH 84001 (Alan Hills 1984, meteoriet 1) dat gefossiliseerde nanobacteriën zou bevatten. Deze 4 miljard jaar oude meteoriet zou ongeveer 16 miljoen jaar gelezen door een inslag op Mars de ruimte ingeslingerd zijn, en 13.000 jaar geleden op Antarctica zijn terecht gekomen:
- ALH.gif (271.9 KiB) 2622 keer bekeken
Het was wereldnieuws. Bill Clinton kondigde aan dat er leven buiten de Aarde was aangetoond, het bewijs was met de fossiele nanobacteriën in ALH geleverd. De bevindingen werden van meet af aan zwaar in twijfel getrokken en zijn sedertdien onderwerp van felle discussie geweest. Wat later zijn er diverse hypotheses opgesteld en experimenten gedaan die een niet biologische oorsprong aannemelijker maken. In 2009 verscheen echter DIT artikel over nanokristallen van magnetiet dat de discussie weer deed oplaaien. Deze magnetietkristallen zijn ook in bepaalde aardse bactieriën aangetroffen. Ook dit artikel werd weer bedolven onder kritiek.
Vooralsnog is de consensus dat de sporen in Alh84001 van niet biologische oorsprong zijn en hiernaast wordt überhaupt het bestaan van nanobacteriën breed in twijfel getrokken.
Esa
In 2003 kondigde een team van het Goddard Space centre aan dat sporen van methaan (meerdere ppm) in de atmosfeer van Mars waren aangetroffen, en een jaar later kwamen er onderzoeken van ESA en resultaten van telescoopwaarnemingen uit die methaanhoeveelheden variërend van 2 tot 30 ppm rapporteerden.
- methaanopmars.png (410.16 KiB) 2623 keer bekeken
De onderzoeken gaven ook aan dat de hoeveelheid methaan varieerde per seizoen en marslocatie. Tijdens de noordelijke zomer was de concentratie het hoogst, tot wel 60 ppm, en het gas leek te komen uit een beperkt aantal vrij nauwkeurig te localiseren gebieden. De grootste methaanpluim zou ongeveer 19.000 ton methaangas bevatten.
Aangezien methaan op Mars geen lange levensduur heeft; het wordt vrij snel geoxideerd, afgebroken of gebonden, moest er een bron zijn die ook nu nog nieuw methaan in de marsatmosfeer brengt.
Tijdens de noordelijke winter was de methaanconcentratie volgens dezelfde reek metingingen een stuk lager, wat enerzijds seizoeninvloeden doet vermoeden, maar anderzijds grote vragen over de juistheid van de metingen oproept, want waar blijft dat methaan dan in de winter? Het wordt weliswaar afgebroken, maar dat is een proces van tientallen zo niet honderden jaren en niet van een paar maanden. De nauwkeurigheid van de resultaten van de methaanonderzoeken tot op heden worden door een aantal wetenschappers in twijfel getrokken.
Methaanproductie
Er zijn diverse theorieën die het ontstaan van een variabele methaanconcentratie trachten te verklaren:
- methaanproductie op Mars.png (545.66 KiB) 2619 keer bekeken
- Interactie tussen vloeibaar water en rotsen kan methaan opleveren dat zich langzaam door de bodem naar boven werkt, en als de permafrostlaag in de zomer smelt, vrijkomt in de atmosfeer
- Meteorieten zouden tijdens hun reis door de atmosfeer via een aantal chemische reacties methaan kunnen produceren (hier is nader onderzoek naar gedaan, en er werd gerapporteerd dat de geproduceerde hoeveelheid methaan door een dergelijk proces minder dan een duizendste van de waargenomen hoeveelheid zou opleveren).
- Miljoenen jaren oude bellen door geologische processen ontstaan methaan diep in de marsboden zouden door het smelten van permafrost hun gas in de atmosfeer kunnen brengen.
- En natuurlijk zouden ook bacteriën dit gas kunnen produceren of dit in het verleden gedaan kunnen hebben. bijna 95% van het methaan op Aarde is immers van biologische oorsprong.
Het is het eerste instrument op Mars dat in staat moet zijn de aanwezigheid en de concentratie van methaan definitief aan te tonen, en - dat kan niet genoeg onderstreept worden - een onderscheid te maken tussen diverse methaanisotopen. Methaan van biologische oorsprong heeft een andere isotopenverhouding dan methaan van geologische of andere ooorsprong.
De eerste meetresultaten van SAM zijn bekend gemaakt, en methaan is niet aangetoond. Als er al methaan in de Gale krater is op dit moment, dan moet het in een concentratie lager dan ongeveer 5 ppm zijn, een concentratie dit op dit moment nog verdwijnt in de meetruis van SAM. De gevoeligheid van SAM zal de komende maanden door finetuning en calibratie nog verder opgevoerd worden, mogelijk tot een factor 10. Verder is het nog mogelijk dat de methaanconcentratie in de marsatmosfeer de komende twee jaar toeneemt en ruim boven de 5 ppm uitkomt.
Als Sam methaan opsnuift én de isotopenverhouding wordt bekend, dan is dat wetenschappelijk nieuws van de eerste orde, ongeacht de resultaten.
Mogelijk duurt het nog maanden tot meer dan een jaar voor er meer uitsluitsel is inzake methaan op Mars, als het al aangetroffen wordt in Gale. Meer over het onderzoek naar de marsatmosfeer in het volgende stukje.
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Theorie van vroege dichte Marsatmosfeer ondersteund
Hier de eerste door de massa spectrometer van SAM geproduceerde meetresultaten mbt de samenstelling van de Marsatmosfeer:
Samenstelling Mars atmosfeer. Bron: Nasa/Jpl/Caltech
Let op de logaritmische schaal van de y-as. Het is geen verrassing dat bijna 96% van de atmosfeer uit koolstofdioxide bestaat, en ook de andere gassen; argon, stikstof, zuurstof en koolmonoxide leveren geen echte verrassingen op; ze zijn in lijn met eerdere metingen, alhoewel veel preciezer.
De werkelijke waarde van de metingen is op deze grafiek niet zichtbaar, want ook de isotoopverhouding van elementen kon worden vastgesteld en dit is veel interessanter.
Volgens de meeste wetenschappers moet Mars in een ver verleden een veel dichtere atmosfeer gehad hebben dan nu het geval is. Een dichtere atmosfeer betekent een hogere luchtdruk, meer broeikaseffect, hogere temperaturen, vloeibaar water dat niet onmiddellijk wegkookt, kortom een atmosfeer waarin de omstandigheden voor ontstaan van leven niet ondenkbaar zijn.
De hypothese voor het verdwijnen van de atmosfeer op Mars is, dat door het wegvallen van een beschermend globaal magnetisch veld de zonnewind vrij spel had zodat de hoog energetische deeltjes langzaam maar zeker de buitenlagen van de Marsatmosfeer de ruimte in geblazen hebben. De geringere gravitatie van de planeet zorgt er tevens voor dat dit wegblazen makkelijker gaat dan op bijvoorbeeld Venus.
Dat deze eens dichtere atmosfeer langzaam naar de ruimte verdwenen is, zou zichtbaar moeten zijn in de isotopenverhoudingen van gassen. Zwaardere isotopen zouden minder snel naar de ruimte moeten verdwijnen dan lichtere-, en dus zou een verhoogde verhouding zwaardere versus lichtere isotopen een duidelijke ondersteuning zijn voor deze hypothese.
De eerste resultaten van SAM tonen aan dat dit het geval is. Zwaardere koolstof en zuurstof isotopen komen 5% meer voor dan in de schattingen van de gehanteerde modellen van de vroege Marsatmosfeer en op basis van metingen hier op Aarde. Dit zou er op kunnen wijzen, dat Mars in het verleden tenminste de helft van zijn kooldioxide in de dampkring is kwijtgeraakt. Argon-40 komt 2000 keer zoveel voor als argon-36 en deze verhouding is ongeveer 7 keer zo hoog als hier op Aarde.
De metingen komen overeen met de analyse van gassen in pockets van de EETA79001 (KLIK) Mars meteoriet:
Marsmeteoriet eeta79001. De zwarte vlekken zijn pockets waarin gas van de marsatmosfeer zat opgesloten. De samenstelling komt overeen met de Sam metingen in de grafiek ernaast. Bron: Nasa/Jpl/Caltech
Hier de eerste door de massa spectrometer van SAM geproduceerde meetresultaten mbt de samenstelling van de Marsatmosfeer:
- Msl Sam atmospheric abundances.png (246.99 KiB) 2624 keer bekeken
Let op de logaritmische schaal van de y-as. Het is geen verrassing dat bijna 96% van de atmosfeer uit koolstofdioxide bestaat, en ook de andere gassen; argon, stikstof, zuurstof en koolmonoxide leveren geen echte verrassingen op; ze zijn in lijn met eerdere metingen, alhoewel veel preciezer.
De werkelijke waarde van de metingen is op deze grafiek niet zichtbaar, want ook de isotoopverhouding van elementen kon worden vastgesteld en dit is veel interessanter.
Volgens de meeste wetenschappers moet Mars in een ver verleden een veel dichtere atmosfeer gehad hebben dan nu het geval is. Een dichtere atmosfeer betekent een hogere luchtdruk, meer broeikaseffect, hogere temperaturen, vloeibaar water dat niet onmiddellijk wegkookt, kortom een atmosfeer waarin de omstandigheden voor ontstaan van leven niet ondenkbaar zijn.
De hypothese voor het verdwijnen van de atmosfeer op Mars is, dat door het wegvallen van een beschermend globaal magnetisch veld de zonnewind vrij spel had zodat de hoog energetische deeltjes langzaam maar zeker de buitenlagen van de Marsatmosfeer de ruimte in geblazen hebben. De geringere gravitatie van de planeet zorgt er tevens voor dat dit wegblazen makkelijker gaat dan op bijvoorbeeld Venus.
Dat deze eens dichtere atmosfeer langzaam naar de ruimte verdwenen is, zou zichtbaar moeten zijn in de isotopenverhoudingen van gassen. Zwaardere isotopen zouden minder snel naar de ruimte moeten verdwijnen dan lichtere-, en dus zou een verhoogde verhouding zwaardere versus lichtere isotopen een duidelijke ondersteuning zijn voor deze hypothese.
De eerste resultaten van SAM tonen aan dat dit het geval is. Zwaardere koolstof en zuurstof isotopen komen 5% meer voor dan in de schattingen van de gehanteerde modellen van de vroege Marsatmosfeer en op basis van metingen hier op Aarde. Dit zou er op kunnen wijzen, dat Mars in het verleden tenminste de helft van zijn kooldioxide in de dampkring is kwijtgeraakt. Argon-40 komt 2000 keer zoveel voor als argon-36 en deze verhouding is ongeveer 7 keer zo hoog als hier op Aarde.
De metingen komen overeen met de analyse van gassen in pockets van de EETA79001 (KLIK) Mars meteoriet:
- eeta79001.jpg (121.64 KiB) 2629 keer bekeken
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Het weer op Mars
Sedert enige maanden meet het weerstation REMS (KLIK) met grote regelmaat de belangrijkste parameters van het weer op Mars.
Ondanks de bij de landing ontstane beschadiging aan een van de windsensors levert het station betrouwbare resultaten die afgelopen week bekend zijn gemaakt.
Zoals verwacht neemt de atmosferische druk in de Gale krater gestaag toe. Hier een grafiek van het luchtdrukverloop op sol 31, 6 september vergeleken met die op sol 93, 7 november:
Drukverschil in gale krater. Bron: Nasa
Twee zaken vallen op:
- De gemiddelde druk op sol 93 ligt zo'n 12 procent hoger dan op sol 31.
Het is duidelijk dat de zomer op het zuidelijk halfrond begonnen is; het koolstofdioxide dat op de zuidpool neergeslagen is als een CO2 ijslaag begint weer te verdampen en zijn massa toe te voegen aan de atmosfeer.
In een Marsjaar kan de atmosferische druk door verdamping en bevriezing van CO2wel 30% variëren.
- De atmosferische druk varieert echter ook per dag sterk, tot ruim 15%. De oorzaak van dit op Aarde onbekende fenomeen ligt in thermische getijden:
Thermische getijden op Mars. Bron:Nasa
De zeer ijle Marsatmosfeer heeft veel minder massa dan die rond de Aarde. Daardoor zal ze ook sneller opwarmen en afkoelen. De atmosfeer aan de zonzijde van Mars warmt op, zet uit en stijgt dus. Op grotere hoogte in de atmosfeer stroomt het gas uit deze bel naar de lager gelegen gaslaag eromheen. Dit veroorzaak een luchtstroom van de warme naar de koude zijde, en dus op de warme zijde een daling van de druk.
Ook op veel kortere tijdschaal zijn interessante fenomenen waargenomen, zie deze grafiek die de windrichting en de druk op Sol 75 weergeeft:
Een dust devil met haar invloed. Bron: Nasa
Een plotselinge dip in de atmosferische druk gedurende ongeveer 20 seconden en een gelijktijdige snelle verandering van de windrichting duiden op een 'dust devil' een op Mars veel voorkomend fenomeen, te vergelijken met een windhoos op Aarde.
Dust devil bij Amazonis Planitia, foto MRO
Opvallend is dat er in Gale nimmer de bekende veegsporen van deze winden zijn gefotografeerd. Mogelijk is het stof in de Gale krater wat te zwaar, of zijn de kleurverschillen tussen de dunne toplaag en onderliggende bodem minder groot.
Dust Devils tonen donkere onderlaag na wegzuigen van lichte toplaag. Bron: Esa
Wind
Ondanks een beschadigde windsensor is het het REMS team toch gelukt de windrichting redelijk betrouwbaar te bepalen, en een duidelijke oost-west voorkeur in de windrichting blijkt het resultaat:
Windrichtingen in Gale. Bron: Nasa
Deze richting is onverwacht; de wetenschappers hadden valwinden verwacht. Overdag voornamelijk wind omhoog de hellingen van centrale berg op, en 's nachts vanaf dezelfde helling omlaag, wat in een duidelijke noord-zuid oriëntatie zou moeten uitmonden.
De hypothese is dat de kraterwand van Gale er voor zorgt dat dit bekende patroon niet ontstaat. Men verwacht wel dat als later in de missie MSL de centrale piek van Gale gaat beklimmen deze valwinden gemeten zullen worden.
RAD
Ook, RAD de stralingsdetector van MSL heeft een succesvolle serie metingen achter de rug.
Het blijkt dat er een opvallende correlatie is tussen het stralingsniveau en de atmosferische druk op Mars. Hier een grafiek van sol 21 tot 26 (eind augustus):
Correlatie tussen Rad en Rems metingen. Bron:Nasa
Als de druk toeneemt neemt het stralingsniveau af, zo blijkt uit de grafiek.
De oorzaak moet gezocht worden in hetzelfde fenomeen dat de thermische getijden veroorzaakt; als de temperatuur daalt neemt dus de druk van de atmosfeer toe, de gasmoleculen komen dichter bij elkaar en de afschermende functie van de luchtlaag neemt toe.
De stralingsniveau's links in de grafiek zijn relatief want men heeft Rad nog niet afdoende kunnen ijken om absolute niveau's te kunnen publiceren.
RAD heeft ook data over een langere periode vergaard, hier een grafiek over 50 marsdagen:
Variatie in stralingsniveau's langere termijn. Bron:Nasa
Naast de dagelijkse variatie in stralingsniveau's is ook een langere trend zichtbaar. Het stralingsverschil in deze langere trend wordt veroorzaakt door de heliosfeer. Deze ijle wolk van gas en plasma, uitgestoten door de Zon, wordt verdicht en verdund langs de lijnen van het magnetisch veld van de Zon. Dat veld draait samen met de Zon in 27 dagen rond en veroorzaakt zo een trage golfbeweging in de stralingsniveau's.
Sedert enige maanden meet het weerstation REMS (KLIK) met grote regelmaat de belangrijkste parameters van het weer op Mars.
Ondanks de bij de landing ontstane beschadiging aan een van de windsensors levert het station betrouwbare resultaten die afgelopen week bekend zijn gemaakt.
Zoals verwacht neemt de atmosferische druk in de Gale krater gestaag toe. Hier een grafiek van het luchtdrukverloop op sol 31, 6 september vergeleken met die op sol 93, 7 november:
- Sol31-93 difference.jpg (85.24 KiB) 2628 keer bekeken
Twee zaken vallen op:
- De gemiddelde druk op sol 93 ligt zo'n 12 procent hoger dan op sol 31.
Het is duidelijk dat de zomer op het zuidelijk halfrond begonnen is; het koolstofdioxide dat op de zuidpool neergeslagen is als een CO2 ijslaag begint weer te verdampen en zijn massa toe te voegen aan de atmosfeer.
In een Marsjaar kan de atmosferische druk door verdamping en bevriezing van CO2wel 30% variëren.
- De atmosferische druk varieert echter ook per dag sterk, tot ruim 15%. De oorzaak van dit op Aarde onbekende fenomeen ligt in thermische getijden:
- ThermalTides.jpg (183.95 KiB) 2646 keer bekeken
De zeer ijle Marsatmosfeer heeft veel minder massa dan die rond de Aarde. Daardoor zal ze ook sneller opwarmen en afkoelen. De atmosfeer aan de zonzijde van Mars warmt op, zet uit en stijgt dus. Op grotere hoogte in de atmosfeer stroomt het gas uit deze bel naar de lager gelegen gaslaag eromheen. Dit veroorzaak een luchtstroom van de warme naar de koude zijde, en dus op de warme zijde een daling van de druk.
Ook op veel kortere tijdschaal zijn interessante fenomenen waargenomen, zie deze grafiek die de windrichting en de druk op Sol 75 weergeeft:
- RemsDustDevilPeaks.jpg (58.44 KiB) 2621 keer bekeken
Een plotselinge dip in de atmosferische druk gedurende ongeveer 20 seconden en een gelijktijdige snelle verandering van de windrichting duiden op een 'dust devil' een op Mars veel voorkomend fenomeen, te vergelijken met een windhoos op Aarde.
- DustDevilMars.jpg (471.64 KiB) 2616 keer bekeken
Opvallend is dat er in Gale nimmer de bekende veegsporen van deze winden zijn gefotografeerd. Mogelijk is het stof in de Gale krater wat te zwaar, of zijn de kleurverschillen tussen de dunne toplaag en onderliggende bodem minder groot.
- dust devil tracks.jpg (115.69 KiB) 2612 keer bekeken
Wind
Ondanks een beschadigde windsensor is het het REMS team toch gelukt de windrichting redelijk betrouwbaar te bepalen, en een duidelijke oost-west voorkeur in de windrichting blijkt het resultaat:
- GaleWinds.jpg (181.17 KiB) 2614 keer bekeken
Deze richting is onverwacht; de wetenschappers hadden valwinden verwacht. Overdag voornamelijk wind omhoog de hellingen van centrale berg op, en 's nachts vanaf dezelfde helling omlaag, wat in een duidelijke noord-zuid oriëntatie zou moeten uitmonden.
De hypothese is dat de kraterwand van Gale er voor zorgt dat dit bekende patroon niet ontstaat. Men verwacht wel dat als later in de missie MSL de centrale piek van Gale gaat beklimmen deze valwinden gemeten zullen worden.
RAD
Ook, RAD de stralingsdetector van MSL heeft een succesvolle serie metingen achter de rug.
Het blijkt dat er een opvallende correlatie is tussen het stralingsniveau en de atmosferische druk op Mars. Hier een grafiek van sol 21 tot 26 (eind augustus):
- Rad.jpg (162.72 KiB) 2614 keer bekeken
Als de druk toeneemt neemt het stralingsniveau af, zo blijkt uit de grafiek.
De oorzaak moet gezocht worden in hetzelfde fenomeen dat de thermische getijden veroorzaakt; als de temperatuur daalt neemt dus de druk van de atmosfeer toe, de gasmoleculen komen dichter bij elkaar en de afschermende functie van de luchtlaag neemt toe.
De stralingsniveau's links in de grafiek zijn relatief want men heeft Rad nog niet afdoende kunnen ijken om absolute niveau's te kunnen publiceren.
RAD heeft ook data over een langere periode vergaard, hier een grafiek over 50 marsdagen:
- Rad2.jpg (124.45 KiB) 2615 keer bekeken
Naast de dagelijkse variatie in stralingsniveau's is ook een langere trend zichtbaar. Het stralingsverschil in deze langere trend wordt veroorzaakt door de heliosfeer. Deze ijle wolk van gas en plasma, uitgestoten door de Zon, wordt verdicht en verdund langs de lijnen van het magnetisch veld van de Zon. Dat veld draait samen met de Zon in 27 dagen rond en veroorzaakt zo een trage golfbeweging in de stralingsniveau's.
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Recept:
Het RAD instrument van MSL heeft het afgelopen jaar continue de hoeveelheid straling die het oppervlak van Mars bereikt gemeten. Dit is niet alleen belangrijk om het stralingsrisico voor een eventuele bemande marsmissie te kunnen bepalen, maar ook om te kunnen beoordelen hoe snel en hoe ernstig organische moleculen in de toplaag van de bodem vernietigd worden door het kosmische bombardement. Een afbuigend magnetisch veld rond Mars ontbreekt, evenals een beschermde atmosfeer, en de straling is zoals verwacht vrij hoog; gemiddeld 210 microgray per dag:
300 dagen straling op Mars. Bron: Nasa
In mei van dit jaar heeft de klopboor aan de arm van MSL monsters uit de Cumberland kleisteen (onderdeel van de bodemlaag 'sheepbed') opgeboord, waarna diverse spectrometers, en een gaschromatograaf (klik voor een overzicht van de instrumenten) de samenstelling en de itsotopenverhoudingen hebben vastgesteld. Uit de verhouding 40K en 40Ar is de leeftijd van het monster bepaald.
Omdat de massa (135 ± 18 miligram) van het opgeboorde materiaal niet erg nauwkeurig bepaald kan worden (een weeginstrument ontbreekt in MSL), is de leeftijd op 3,86 tot 4,56 miljard jaar vastgesteld, wat goed overeenkomt met de eerder volgens de methode van de kraterdichtheid bepaalde 3,6 tot 4,1 miljard jaar.
De spectrometers hebben ook de verhoudingen tussen het genoemde argon-helium (1,7 ±0,5) en argon-neon (12 ±5) bepaald, wat zou moet leiden tot een helium-neon verhouding van ongeveer 8. De gemeten verhouding was (7,5 ±2,6) en kwam dus netjes overeen.
Deze verhoudingen horen bij een op geologische schaal vrij snelle erosie, en berekend is dat het stuk steen ongeveer 80 miljoen jaar geleden aan het oppervlak is gekomen, geologisch recent.
Deze cijfers komen overeen met de analyse op basis van beeldmateriaal dat het Cumberland gesteente gezandstraald is, en met een tempo van ongeveer 1 meter per miljoen jaar weg-erodeert.
Cumberland in sheepbed. Bron: Nasa
De resultaten uit dit onderzoek zullen worden gebruikt om in de komende tijd daar te gaan boren waar oude gesteenten uit de natte tijd op Mars recent blootgelegd zijn, dus op plekken waar de kosmische straling nog niet voldoende lang de kans heeft gehad eventuele organische moleculen volledig te vernietigen.
Wordt vervolgd.
- Bepaal de intensiteit van hoogenergetische (vooral kosmische) straling.
- Meet op diverse dieptes de verhouding van verschillende isotopen als argon-36 neon-21 en helium-3 in de bodem die ontstaan zijn als gevolg van deze straling, en je verkrijgt een indicatie van de tijd dat het betreffende stuk bodem blootgesteld is aan die straling en dus aan het oppervlak heeft gelegen.
- Meet vervolgens de verhouding tussen Kalium-40 isotopen en het na het verval hiervan resterende Argon-40, en aan de hand van de halfwaardetijd van 1,25 miljard jaar krijg je een indicatie van de ouderdom van het stuk bodem.
Het RAD instrument van MSL heeft het afgelopen jaar continue de hoeveelheid straling die het oppervlak van Mars bereikt gemeten. Dit is niet alleen belangrijk om het stralingsrisico voor een eventuele bemande marsmissie te kunnen bepalen, maar ook om te kunnen beoordelen hoe snel en hoe ernstig organische moleculen in de toplaag van de bodem vernietigd worden door het kosmische bombardement. Een afbuigend magnetisch veld rond Mars ontbreekt, evenals een beschermde atmosfeer, en de straling is zoals verwacht vrij hoog; gemiddeld 210 microgray per dag:
- Rad straling op Mars.jpg (152.06 KiB) 2628 keer bekeken
In mei van dit jaar heeft de klopboor aan de arm van MSL monsters uit de Cumberland kleisteen (onderdeel van de bodemlaag 'sheepbed') opgeboord, waarna diverse spectrometers, en een gaschromatograaf (klik voor een overzicht van de instrumenten) de samenstelling en de itsotopenverhoudingen hebben vastgesteld. Uit de verhouding 40K en 40Ar is de leeftijd van het monster bepaald.
Omdat de massa (135 ± 18 miligram) van het opgeboorde materiaal niet erg nauwkeurig bepaald kan worden (een weeginstrument ontbreekt in MSL), is de leeftijd op 3,86 tot 4,56 miljard jaar vastgesteld, wat goed overeenkomt met de eerder volgens de methode van de kraterdichtheid bepaalde 3,6 tot 4,1 miljard jaar.
De spectrometers hebben ook de verhoudingen tussen het genoemde argon-helium (1,7 ±0,5) en argon-neon (12 ±5) bepaald, wat zou moet leiden tot een helium-neon verhouding van ongeveer 8. De gemeten verhouding was (7,5 ±2,6) en kwam dus netjes overeen.
Deze verhoudingen horen bij een op geologische schaal vrij snelle erosie, en berekend is dat het stuk steen ongeveer 80 miljoen jaar geleden aan het oppervlak is gekomen, geologisch recent.
Deze cijfers komen overeen met de analyse op basis van beeldmateriaal dat het Cumberland gesteente gezandstraald is, en met een tempo van ongeveer 1 meter per miljoen jaar weg-erodeert.
- sheepbed.jpg (299.91 KiB) 2610 keer bekeken
De resultaten uit dit onderzoek zullen worden gebruikt om in de komende tijd daar te gaan boren waar oude gesteenten uit de natte tijd op Mars recent blootgelegd zijn, dus op plekken waar de kosmische straling nog niet voldoende lang de kans heeft gehad eventuele organische moleculen volledig te vernietigen.
Wordt vervolgd.
-
- Berichten: 12.262
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Ik ben zeer benieuwd naar de uiteindelijke bevindingen.
Bewijs van leven op mars, eventueel in een ver verleden, maar ongerelateerd op aarde zou impliceren dat leven als zodanig helemaal niet zeldzaam is, en zelfs tweemaal (of meer) is ontstaan in ons eigen zonnestelsel - iets dat zou doen vermoeden dat leven voorkomt op veel min of meer daarvoor geschikte planeten in het heelal.
Anderzijds is er de mogelijkheid dat mars gedurende een zekere tijd een 'leefbare' planeet is geweest, maar evenwel levenloos is gebleven. Mocht dat zo blijken dat zegt dat eigenliljk niet zoveel, afgezien van dat de vereisten voor het ontstaan van leven op een planeet redelijk stringent zijn.
Voor mijn gevoel is het een beetje een 50/50 - mars kan een levenloze planeet zijn, maar het zou me niet heel erg verbazen als er restanten worden gevonden die definitief bewijzen dat er ooit leven was op mars.
Uit wetenschappelijk oogpunt maakt het eigenlijk niet zoveel uit, maar mocht bewezen worden dat mars ooit leven kende dat losstaat van dat op aarde dan zal dat ongetwijfeld enorme consequenties hebben voor theologen en dergelijke.
Bewijs van leven op mars, eventueel in een ver verleden, maar ongerelateerd op aarde zou impliceren dat leven als zodanig helemaal niet zeldzaam is, en zelfs tweemaal (of meer) is ontstaan in ons eigen zonnestelsel - iets dat zou doen vermoeden dat leven voorkomt op veel min of meer daarvoor geschikte planeten in het heelal.
Anderzijds is er de mogelijkheid dat mars gedurende een zekere tijd een 'leefbare' planeet is geweest, maar evenwel levenloos is gebleven. Mocht dat zo blijken dat zegt dat eigenliljk niet zoveel, afgezien van dat de vereisten voor het ontstaan van leven op een planeet redelijk stringent zijn.
Voor mijn gevoel is het een beetje een 50/50 - mars kan een levenloze planeet zijn, maar het zou me niet heel erg verbazen als er restanten worden gevonden die definitief bewijzen dat er ooit leven was op mars.
Uit wetenschappelijk oogpunt maakt het eigenlijk niet zoveel uit, maar mocht bewezen worden dat mars ooit leven kende dat losstaat van dat op aarde dan zal dat ongetwijfeld enorme consequenties hebben voor theologen en dergelijke.
Victory through technology
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
(vervolg bericht #8)
Sheepbed en de omliggende gesteenten vormden eens de bodem van een meer. Te oordelen naar de dikte van de afzettingen en de waarschijnlijke erosiesnelheid moet hier volgens conservatieve schattingen miljoenen, mogelijk tientallen miljoenen jaren achtereen water geweest zijn. Op basis van de grenzen van de nu nog detecteerbare kleilagen moet het meer minimaal een omvang gehad hebben van ongeveer 50 bij 5 tot 15 kilometer, maar veel grotere afmetingen zijn niet uit te sluiten.
Kleiafzetting in de Gale krater. Bron Nasa
De versteende klei bevat weinig zout en is ph neutraal, koolstof en sulfaten zijn aangetoond, en voor het eerst ook stikstof. Belangrijke omstandigheden en materialen die leven mogelijk kunnen hebben gemaakt. Ook zijn er sterke aanwijzingen dat er eens een uitgebreid grondwatersysteem moet zijn geweest. Nasa stelt dan ook dat dit meer destijds een leefbare omgeving moet hebben geboden.
Stikstof en koolstof in de klei van de meerbodem. Bron: Nasa
Verder is de ouderdom van de kleilaag opvallend. Werd tot voor kort aangenomen dat Mars alleen tijdens het vroegere Noachian ten tijde van het Late Heavy Bombardment warm en nat geweest is, de leeftijdsbepaling toont nu aan dat dit ook tijdens het late Noachian en het vroege Hesperian het geval zal zijn geweest. (zie ook bericht #3 ). Mogelijk zijn de gevonden kleiafzettingen 'slechts' 3,5 miljard jaar oud, en dat is gelijk aan de leeftijd van de oudste monsters waarin op Aarde sporen van eenvoudig leven is aangetoond.
Geologische tijdperken op Mars. Bron: Nasa
Nu op verschillende manieren is aangetoond dat leven op Mars mogelijk moet zijn geweest (een van de doelstellingen van het project) verlegt het onderzoeksteam de accenten naar het vinden van bewijzen voor de aanwezigheid van organische (koolstof) verbindingen.
Probleem is dat de kosmische straling tot een diepte van ongeveer 10 centimeter de eventueel aanwezige organische verbindingen in een periode van 650 miljoen jaar met een factor 1000 reduceert. De hoge energie van de straling breekt de bindingen van deze moleculen en ook chemische reacties agv. de straling breken de macromoleculen af.
Al op een diepte van 1 meter echter, is de intensiteit zo sterk verminderd, dat daar organische moleculen miljarden jaren intact kunnen blijven (en ook levende micro-organismen als die daar al aanwezig zouden zijn) . Op 3 meter diepte is de intensiteit gelijk aan die van de achtergrondstraling.
De intensiteit van de kosmische straling in relatie tot de diepte. Bron: Nasa
MSL is nu ongeveer halverwege zijn reis naar de voet van de centrale kraterpiek Aeolus Mons, en onderweg zal (naar schatting binnen een maand) locatie KMS-9 bezocht worden. Ook daar zijn door winderosie de dieper liggende en dus beschermde versteende kleilagen waarschijnlijk recent aan het oppervlak gekomen, zodat het een goede locatie lijkt om de speurtocht naar organische moleculen voort te zetten.
Links de locatie van sheepbed en rechts het onderzoeksdoel KMS-9. Bon:Nasa
De organische moleculen die worden gezocht zijn zonder uitzondering macromoleculen, en die vallen bij verhitting door de oven in MSL uiteen. Als er ook nog chloorverbindingen in het monster zitten kunnen deze bij verwarming heftig reageren met de macromoleculen en deze vernietigen zodat dan een betrouwbare detectie onmogelijk is. Het zal dus beslist niet makkelijk zijn organische macromoleculen aan te tonen.
En als dat wel gebeurt, dan is na het vaststellen van een mogelijk leefbare omgeving de volgende stap gezet. Dit betekent echter geenszins dat dan aangetoond is dat (vroeger) leven op Mars aanwezig of zelf maar waarschijnlijk is. Organische macromoleculen worden bijvoorbeeld in meteorieten veelvuldig gevonden. Vrijwel zeker is MSL niet in staat om - als ze er op locatie al zijn - levenssporen van 3,5 miljard jaar oud aan te tonen, en daar is MSL ook niet voor ontworpen.
Dat is op Aarde al extreem moeilijk en zal een andere reeks onderzoeksinstrumenten, of het transport van materiaal naar Aardse laboratoria vereisen. Maar wie weet hebben we geluk.
Wie de hele persconferentie van een uur wil bekijken: klik
Sheepbed en de omliggende gesteenten vormden eens de bodem van een meer. Te oordelen naar de dikte van de afzettingen en de waarschijnlijke erosiesnelheid moet hier volgens conservatieve schattingen miljoenen, mogelijk tientallen miljoenen jaren achtereen water geweest zijn. Op basis van de grenzen van de nu nog detecteerbare kleilagen moet het meer minimaal een omvang gehad hebben van ongeveer 50 bij 5 tot 15 kilometer, maar veel grotere afmetingen zijn niet uit te sluiten.
- gale-lake.jpg (94.88 KiB) 2610 keer bekeken
De versteende klei bevat weinig zout en is ph neutraal, koolstof en sulfaten zijn aangetoond, en voor het eerst ook stikstof. Belangrijke omstandigheden en materialen die leven mogelijk kunnen hebben gemaakt. Ook zijn er sterke aanwijzingen dat er eens een uitgebreid grondwatersysteem moet zijn geweest. Nasa stelt dan ook dat dit meer destijds een leefbare omgeving moet hebben geboden.
- stikstof en koolstof.jpg (63.5 KiB) 2617 keer bekeken
Verder is de ouderdom van de kleilaag opvallend. Werd tot voor kort aangenomen dat Mars alleen tijdens het vroegere Noachian ten tijde van het Late Heavy Bombardment warm en nat geweest is, de leeftijdsbepaling toont nu aan dat dit ook tijdens het late Noachian en het vroege Hesperian het geval zal zijn geweest. (zie ook bericht #3 ). Mogelijk zijn de gevonden kleiafzettingen 'slechts' 3,5 miljard jaar oud, en dat is gelijk aan de leeftijd van de oudste monsters waarin op Aarde sporen van eenvoudig leven is aangetoond.
- tijdlijn Mars.jpg (26.43 KiB) 2645 keer bekeken
Nu op verschillende manieren is aangetoond dat leven op Mars mogelijk moet zijn geweest (een van de doelstellingen van het project) verlegt het onderzoeksteam de accenten naar het vinden van bewijzen voor de aanwezigheid van organische (koolstof) verbindingen.
Probleem is dat de kosmische straling tot een diepte van ongeveer 10 centimeter de eventueel aanwezige organische verbindingen in een periode van 650 miljoen jaar met een factor 1000 reduceert. De hoge energie van de straling breekt de bindingen van deze moleculen en ook chemische reacties agv. de straling breken de macromoleculen af.
Al op een diepte van 1 meter echter, is de intensiteit zo sterk verminderd, dat daar organische moleculen miljarden jaren intact kunnen blijven (en ook levende micro-organismen als die daar al aanwezig zouden zijn) . Op 3 meter diepte is de intensiteit gelijk aan die van de achtergrondstraling.
- stralingsdosis en diepte.jpg (44.97 KiB) 2618 keer bekeken
MSL is nu ongeveer halverwege zijn reis naar de voet van de centrale kraterpiek Aeolus Mons, en onderweg zal (naar schatting binnen een maand) locatie KMS-9 bezocht worden. Ook daar zijn door winderosie de dieper liggende en dus beschermde versteende kleilagen waarschijnlijk recent aan het oppervlak gekomen, zodat het een goede locatie lijkt om de speurtocht naar organische moleculen voort te zetten.
- KMS-9.jpg (87.33 KiB) 2609 keer bekeken
De organische moleculen die worden gezocht zijn zonder uitzondering macromoleculen, en die vallen bij verhitting door de oven in MSL uiteen. Als er ook nog chloorverbindingen in het monster zitten kunnen deze bij verwarming heftig reageren met de macromoleculen en deze vernietigen zodat dan een betrouwbare detectie onmogelijk is. Het zal dus beslist niet makkelijk zijn organische macromoleculen aan te tonen.
En als dat wel gebeurt, dan is na het vaststellen van een mogelijk leefbare omgeving de volgende stap gezet. Dit betekent echter geenszins dat dan aangetoond is dat (vroeger) leven op Mars aanwezig of zelf maar waarschijnlijk is. Organische macromoleculen worden bijvoorbeeld in meteorieten veelvuldig gevonden. Vrijwel zeker is MSL niet in staat om - als ze er op locatie al zijn - levenssporen van 3,5 miljard jaar oud aan te tonen, en daar is MSL ook niet voor ontworpen.
Dat is op Aarde al extreem moeilijk en zal een andere reeks onderzoeksinstrumenten, of het transport van materiaal naar Aardse laboratoria vereisen. Maar wie weet hebben we geluk.
Wie de hele persconferentie van een uur wil bekijken: klik
-
- Berichten: 73
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Regelmatig snuffel ik rond in de astronomie en ruimtevaart en zag ook de activiteiten van Curiosity;volgde even de meeting met vijf deelnemers en uitleg van waarnemingen.De boring van 50 cm diameter in een -redelijk homogene diepte van ca1-2 meter had tegen de wanden een wrs. aangegeven verticale verdeling met stippen.
Er werd gesproken-als ik me niet vergis- over kleilagen en dat zou duiden op vroegere vegetatie.
Toen ik een eerdere foto zag,deed me dat direct denken aan een drooggevallen bergrivier.
Uw verslag zal ik nog verder zien me eigen te maken,voor zover mijn kennis reikt.
Er werd gesproken-als ik me niet vergis- over kleilagen en dat zou duiden op vroegere vegetatie.
Toen ik een eerdere foto zag,deed me dat direct denken aan een drooggevallen bergrivier.
Uw verslag zal ik nog verder zien me eigen te maken,voor zover mijn kennis reikt.
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Er werd gesproken-als ik me niet vergis- over kleilagen en dat zou duiden op vroegere vegetatie.
Klei heeft niets van doen met vroegere vegetatie. Het is in feite niets anders dan zeer fijn poeder (lutum) ontstaan door de verwering van gesteente dat vervoerd door water als sediment in platte laagjes neerslaat op de bodem van bijvoorbeeld een meer. Op aarde zouden er natuurlijk wel organische resten in kleilagen opgesloten kunnen raken, maar dat is dus absoluut geen eigenschap van klei.
Er zijn echter wel hypotheses dat klei een rol zou kunnen hebben gespeeld bij het ontstaan van primitieve micro-organismen, klik
Het geboorde gat is slechts 1,6 cm in diameter en maximaal 5 cm diep.
-
- Berichten: 73
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Ik zag bij de meeting een foto van een boorgat met daarnaast een maat van 2 cm aangegeven,vond het wonderlijk en concludeerde daar een maat van 50 cm.Kon me ook niet voorstellen,dat een dergelijke boring te realiseren was
Het zal 2 mm zijn geweest en past dan bij jouw vermelde afmetingen .
Het zal 2 mm zijn geweest en past dan bij jouw vermelde afmetingen .
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Wetenschappelijke resultaten Marsonderzoek door Mars Science Lab
Het is al weer een jaar geleden dat het laatste artikeltje over MSL is geschreven. Tijd voor een kort overzicht
Methaanpiek
In bericht 5 meldde ik dat het SAM instrument in MSL geen methaan van betekenis heeft aangetroffen. Daar is - zo werd gisteren bekend gemaakt - verandering in gekomen. Na een jaar nauwkeurig onderzoek naar mogelijke bronnen van een methaanpiek in samples die eind 2013 - begin 2014 genomen zijn van de Marsatmosfeer zijn de wetenschappers er nu zeker van. Gedurende een periode van bijna 2 maanden nam de methaanconcentratie van een nauwelijks waarneembare 0,7 ppb (part per billion) toe naar het tienvoudige:
Methaanpiek. Bron: Nasa
Na de piek daalden de waarden weer even abrupt naar waarden binnen de ruis van het meetinstrument. Helaas is ook de piek van 7 ppb niet hoog genoeg om de isotoopverhoudingen binnen het gas te kunnen bepalen en daarmee een aanwijzing te krijgen voor een mogelijke biologische of geochemische bron (zie ook voorgaande berichten hierover). Naar de bron van het methaan is het dus gissen, een geochemische oorsprong (via water en olivijn) is een mogelijkheid, maar het kan ook ontstaan door inwerking van ultraviolet licht op organische stoffen die door kometen en meteorieten op het oppervlak zijn achtergelaten. Op Aarde zijn biochemische processen de grootste producent van methaan. Onderstaande infographic geeft een overzicht van methaanbronnen en de afbraak.
Ontstaan en vernietiging van methaan op Mars. Bron: Nasa
Methaangas overleeft niet lang in de Marsatmosfeer, waar het door fotochemische processen (via tussenstappen als methanol en formaldehyde) wordt afgebroken tot kooldioxide.
Vermoedelijk is het methaan niet al te ver van MSL ontsnapt, waarschijnlijk nog binnen de Gale krater. Te denken valt gezien de kortstondige piek aan een methaaninsluiting (zoals bijvoorbeeld methaanhydraat) in de bodem waaruit het gas is ontsnapt.
Voorgaande detectie van methaan in de atmosfeer van Mars werd steeds vaker toegeschreven aan meetfouten, maar komt hiermee in een ander daglicht te staan. Nasa is van plan om vanaf nu met veel regelmatiger tussenpozen Sam te laten snuffelen aan de atmosfeer.
Nu er met zekerheid methaan is aangetroffen, krijgen komende missies een boost. Het is goed nieuws voor ondermeer de Europees-Russische Exomars Trace Gas Orbiter, die begin 2016 wordt gelanceerd. Deze satelliet zal in staat zijn zeer nauwkeurig sporen van gassen waaronder methaan in de atmosfeer van Mars te detecteren. Ook Maven, de Amerikaanse satelliet die sedert enige weken rond Mars draait is gestart met uitgebreid onderzoek naar de historie (en het verlies van) de Marsatmosfeer.
Zie verder bijgevoegd wetenschappelijk paper.
Organische verbindingen
Voor het eerst zijn er organische verbindingen in rotsen op Mars aangetoond. Begin 2013 boorde MSL in de steen 'Cumberland' en SAM heeft daarin duidelijke sporen van de organische verbinding chloorbenzeen, een aromatische koolwaterstof, aangetroffen.
Het boorgat in de 'Cumberland' rots op Mars. Bron: Nasa
Naast deze stof werden onder meer dichloorethaan -butaan en -propaan gevonden. Ook deze stoffen kunnen van geochemische of biologische oorsprong zijn.
Chloorbenzeen in Cumberland. Bron: Nasa
Deuteriumisotopen
In dezelfde Cumberland rots is de verhouding deuterium-waterstof vastgesteld. De d-h verhoudingen bieden informatie over de hoeveelheid water op Mars in het verleden. Omdat deuterium zwaarder is dan waterstof (protium) verdwijnt deze 'zwaar waterdamp' minder snel uit de atmosfeer. Hoe lager de d-h verhouding, hoe vroeger in de geschiedenis van Mars. In de rots die ongeveer 4 miljard jaar oud is, trof men een verhouding aan die ongeveer de helft is van die in de huidige Marsatmosfeer, maar drie keer hoger dan de verhouding hier op Aarde in de oceanen.
Dat houdt in dat rond het Hesperian (zie ook bericht #10) Mars al een fors deel van het water in zijn atmosfeer kwijt moet zijn geraakt, hoewel er ook (ruim) daarna nog veel water aanwezig moet zijn geweest. De komende jaren zal men met grotere regelmaat dergelijke boringen verrichten om op basis van de leeftijd van de rotsen en de aangetroffen d-h verhoudingen een meer gedetailleerd beeld van het waterverlies op Mars op te bouwen. Zie verder bijgevoegd wetenschappelijk paper.
Water
Het heeft er alle schijn van dat de Gale krater vroeger een enorm meer geweest moet zijn, laag na laag na laag sediment is in de loop van mogelijk tientallen miljoenen jaren neergeslagen en heeft de krater grotendeels gevuld.
Impressie van de Gale krater gevuld met water. Bron: Nasa
Gezien de leeftijd van de sedimenten moet dit ongeveer 3,5 miljard jaar geleden gebeurd zijn. Later is door erosie een groot deel van het sediment verkruimeld en weggeblazen, waardoor de centrale berg, Aeolus Mons, overgebleven is. MSL bevindt zich nu aan de voet van die berg en heeft overtuigend bewijs geleverd voor het bestaan van riviertjes en delta's. En nu dus van een meer dat gedurende een veel langere natte periode bestaan heeft en veel groter was dan voorheen werd ingeschat.
De komende jaren zal MSL de berg beklimmen en op verschillende hoogten de samenstelling en ouderdom van de berg bepalen, waardoor hopelijk een goed beeld ontstaat van de vorming van de sedimenten door de tijd heen.
Mooie sedimentlagen op Mars, gefotografeerd door MSL. Bron: Nasa Klik voor grotere afbeelding.
Alle resultaten bijeen versterken het beeld dat Mars eens een planeet was met een normale atmosfeer, stromend water en gematigde temperaturen gedurende een aanzienlijke tijd. Zo lijken veel voorwaarden voor het ontstaan van eenvoudig leven uit de aanwezige organische moleculen aanwezig geweest te zijn.
Wetenschappelijke papers: [attachment=17646:d-h ratio of hesperian clay on Mars.pdf]
Het is al weer een jaar geleden dat het laatste artikeltje over MSL is geschreven. Tijd voor een kort overzicht
Methaanpiek
In bericht 5 meldde ik dat het SAM instrument in MSL geen methaan van betekenis heeft aangetroffen. Daar is - zo werd gisteren bekend gemaakt - verandering in gekomen. Na een jaar nauwkeurig onderzoek naar mogelijke bronnen van een methaanpiek in samples die eind 2013 - begin 2014 genomen zijn van de Marsatmosfeer zijn de wetenschappers er nu zeker van. Gedurende een periode van bijna 2 maanden nam de methaanconcentratie van een nauwelijks waarneembare 0,7 ppb (part per billion) toe naar het tienvoudige:
- Methane abundance.jpg (62.46 KiB) 2598 keer bekeken
Na de piek daalden de waarden weer even abrupt naar waarden binnen de ruis van het meetinstrument. Helaas is ook de piek van 7 ppb niet hoog genoeg om de isotoopverhoudingen binnen het gas te kunnen bepalen en daarmee een aanwijzing te krijgen voor een mogelijke biologische of geochemische bron (zie ook voorgaande berichten hierover). Naar de bron van het methaan is het dus gissen, een geochemische oorsprong (via water en olivijn) is een mogelijkheid, maar het kan ook ontstaan door inwerking van ultraviolet licht op organische stoffen die door kometen en meteorieten op het oppervlak zijn achtergelaten. Op Aarde zijn biochemische processen de grootste producent van methaan. Onderstaande infographic geeft een overzicht van methaanbronnen en de afbraak.
- Possible Methane Sources and Sinks.jpg (103.59 KiB) 2598 keer bekeken
Methaangas overleeft niet lang in de Marsatmosfeer, waar het door fotochemische processen (via tussenstappen als methanol en formaldehyde) wordt afgebroken tot kooldioxide.
Vermoedelijk is het methaan niet al te ver van MSL ontsnapt, waarschijnlijk nog binnen de Gale krater. Te denken valt gezien de kortstondige piek aan een methaaninsluiting (zoals bijvoorbeeld methaanhydraat) in de bodem waaruit het gas is ontsnapt.
Voorgaande detectie van methaan in de atmosfeer van Mars werd steeds vaker toegeschreven aan meetfouten, maar komt hiermee in een ander daglicht te staan. Nasa is van plan om vanaf nu met veel regelmatiger tussenpozen Sam te laten snuffelen aan de atmosfeer.
Nu er met zekerheid methaan is aangetroffen, krijgen komende missies een boost. Het is goed nieuws voor ondermeer de Europees-Russische Exomars Trace Gas Orbiter, die begin 2016 wordt gelanceerd. Deze satelliet zal in staat zijn zeer nauwkeurig sporen van gassen waaronder methaan in de atmosfeer van Mars te detecteren. Ook Maven, de Amerikaanse satelliet die sedert enige weken rond Mars draait is gestart met uitgebreid onderzoek naar de historie (en het verlies van) de Marsatmosfeer.
Zie verder bijgevoegd wetenschappelijk paper.
Organische verbindingen
Voor het eerst zijn er organische verbindingen in rotsen op Mars aangetoond. Begin 2013 boorde MSL in de steen 'Cumberland' en SAM heeft daarin duidelijke sporen van de organische verbinding chloorbenzeen, een aromatische koolwaterstof, aangetroffen.
- cumberland-drill-hole.jpg (587.86 KiB) 2598 keer bekeken
Naast deze stof werden onder meer dichloorethaan -butaan en -propaan gevonden. Ook deze stoffen kunnen van geochemische of biologische oorsprong zijn.
- Chloorbenzeen.jpg (101.43 KiB) 2598 keer bekeken
Deuteriumisotopen
In dezelfde Cumberland rots is de verhouding deuterium-waterstof vastgesteld. De d-h verhoudingen bieden informatie over de hoeveelheid water op Mars in het verleden. Omdat deuterium zwaarder is dan waterstof (protium) verdwijnt deze 'zwaar waterdamp' minder snel uit de atmosfeer. Hoe lager de d-h verhouding, hoe vroeger in de geschiedenis van Mars. In de rots die ongeveer 4 miljard jaar oud is, trof men een verhouding aan die ongeveer de helft is van die in de huidige Marsatmosfeer, maar drie keer hoger dan de verhouding hier op Aarde in de oceanen.
Dat houdt in dat rond het Hesperian (zie ook bericht #10) Mars al een fors deel van het water in zijn atmosfeer kwijt moet zijn geraakt, hoewel er ook (ruim) daarna nog veel water aanwezig moet zijn geweest. De komende jaren zal men met grotere regelmaat dergelijke boringen verrichten om op basis van de leeftijd van de rotsen en de aangetroffen d-h verhoudingen een meer gedetailleerd beeld van het waterverlies op Mars op te bouwen. Zie verder bijgevoegd wetenschappelijk paper.
Water
Het heeft er alle schijn van dat de Gale krater vroeger een enorm meer geweest moet zijn, laag na laag na laag sediment is in de loop van mogelijk tientallen miljoenen jaren neergeslagen en heeft de krater grotendeels gevuld.
- gale water.jpg (38.01 KiB) 2598 keer bekeken
Gezien de leeftijd van de sedimenten moet dit ongeveer 3,5 miljard jaar geleden gebeurd zijn. Later is door erosie een groot deel van het sediment verkruimeld en weggeblazen, waardoor de centrale berg, Aeolus Mons, overgebleven is. MSL bevindt zich nu aan de voet van die berg en heeft overtuigend bewijs geleverd voor het bestaan van riviertjes en delta's. En nu dus van een meer dat gedurende een veel langere natte periode bestaan heeft en veel groter was dan voorheen werd ingeschat.
De komende jaren zal MSL de berg beklimmen en op verschillende hoogten de samenstelling en ouderdom van de berg bepalen, waardoor hopelijk een goed beeld ontstaat van de vorming van de sedimenten door de tijd heen.
- Mars sediment MSL.jpg (524.94 KiB) 2598 keer bekeken
Alle resultaten bijeen versterken het beeld dat Mars eens een planeet was met een normale atmosfeer, stromend water en gematigde temperaturen gedurende een aanzienlijke tijd. Zo lijken veel voorwaarden voor het ontstaan van eenvoudig leven uit de aanwezige organische moleculen aanwezig geweest te zijn.
Wetenschappelijke papers: [attachment=17646:d-h ratio of hesperian clay on Mars.pdf]
- Bijlagen
-
- d-h of hesperian clay.pdf
- (4.41 MiB) 379 keer gedownload
-
- Moderator
- Berichten: 8.166
Re: Mars Science Lab, de resultaten
Ook omdat ze gewoon mooi zijn, hier wat recente opnamen van Mars gemaakt door MSL (klik op de afbeeldingen voor grotere weergave):
De centrale piek van de Gale krater. Op de voorgrond het terrein dat MSL inmiddels bereikt heeft.
Zandduinen aan de voet van de centrale piek van de Gale krater.
Geërodeerd zandsteen. De lagen ontstonden lang geleden doordat de wind zandlaag op zandlaag blies, waarna die lagen onder de druk van het bovenliggende materiaal en een 'cement' (klei, silica) aan elkaar gelijmd werden. Nu, vele honderden miljoenen jaren later breekt erosie de versteende zandlagen weer af. Omdat er hardheids- en sterkteverschillen zijn in de lagen, eroderen de zachte delen sneller en maken de gelaagde structuur weer zichtbaar.
- mars-msl-gale-crater-mt-sharp-soil-layers-pia19912-full.jpg (75.91 KiB) 2599 keer bekeken
- mars-sand-dunes-PIA20755-full.jpg (31.03 KiB) 2599 keer bekeken
- mars-curiosity-rover-msl-rock-layers-PIA21043-full.jpg (174.16 KiB) 2599 keer bekeken
- mars-curiosity-rover-msl-rock-layers-PIA21044-full.jpg (172.59 KiB) 2599 keer bekeken
- mars-curiosity-rover-msl-rock-layers-PIA21045-full.jpg (109.17 KiB) 2599 keer bekeken
