Die erste Schaufel Erde, die im Bauch des Curiosity Rovers auf dem Mars analysiert wurde, zeigt, dass feine Materialien auf der Oberfläche des Planeten mehrere Gewichtsprozent Wasser enthalten.
Die Ergebnisse wurden am 25. September in veröffentlicht Wissenschaft als ein Artikel in einem fünfteiligen Sonderteil über die Mission Curiosity.
"Eines der aufregendsten Ergebnisse dieser allerersten von Curiosity aufgenommenen festen Probe ist der hohe Wasseranteil im Boden", sagte Laurie Leshin, Hauptautorin eines Papiers und Dekanin der School Science am Rensselaer Polytechnic Institute. "Ungefähr 2 Prozent des Bodens auf der Marsoberfläche besteht aus Wasser, das eine großartige Ressource darstellt und wissenschaftlich interessant ist."
Die Probe setzte beim Erhitzen auch signifikante Kohlendioxid-, Sauerstoff- und Schwefelverbindungen frei.
Bei der Probenanalyse in der Mars-Instrumentensuite wurde Wasser im Staub, im Schmutz und im feinen Boden von Rocknest auf dem Mars gefunden. (Dieses Datei-Foto zeigt Gräben, die im Oktober 2012 ausgehoben wurden.) Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / MSSS
Curiosity landete am 6. August 2012 im Gale Crater auf der Oberfläche des Mars, um die Frage zu beantworten: „Hätte der Mars einst Leben geführt?“ Um dies zu tun, ist Curiosity der erste Rover auf dem Mars, der Ausrüstung zum Sammeln und Verarbeiten mitführt Gesteins- und Bodenproben. Eines dieser Instrumente wurde in der aktuellen Forschung eingesetzt: die Instrumentensuite Sample Analysis at Mars (SAM), die einen Gaschromatographen, ein Massenspektrometer und ein abstimmbares Laserspektrometer umfasst. Mit diesen Werkzeugen kann SAM eine Vielzahl chemischer Verbindungen identifizieren und die Verhältnisse verschiedener Isotope von Schlüsselelementen bestimmen.
"Diese Arbeit zeigt nicht nur, dass SAM auf dem Mars hervorragend funktioniert, sondern auch, wie SAM in die leistungsstarke und umfassende Suite wissenschaftlicher Instrumente von Curiosity passt", sagte Paul Mahaffy, Hauptforscher für SAM am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md. „Durch die Kombination von Analysen von Wasser und anderen flüchtigen Stoffen aus SAM mit mineralogischen, chemischen und geologischen Daten aus anderen Instrumenten von Curiosity verfügen wir über die umfassendsten Informationen, die jemals über Marsoberflächen-Feinanteile erhalten wurden. Diese Daten verbessern unser Verständnis von Oberflächenprozessen und der Wirkung von Wasser auf dem Mars erheblich. “
Vierunddreißig Forscher, alle Mitglieder des Wissenschaftsteams von Mars Science Laboratory, haben zu dem Beitrag beigetragen.
In dieser Studie verwendeten die Wissenschaftler die Schaufel des Rovers, um Staub, Schmutz und feinkörnigen Boden von einem sandigen Fleck namens Rocknest zu sammeln. Die Forscher fütterten SAM mit Teilen der fünften Kugel. Innerhalb von SAM wurden die „Feinanteile“ - Staub, Schmutz und feiner Boden - auf 835 ° C erhitzt.
Mosaikbild der Neugier.
Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / Malin Space Science Systems
Das Backen der Probe ergab auch eine Verbindung, die Chlor und Sauerstoff enthielt, wahrscheinlich Chlorat oder Perchlorat, die zuvor in der Nähe des Nordpols auf dem Mars gefunden wurde. Das Auffinden solcher Verbindungen an der äquatorialen Stelle von Curiosity legt nahe, dass sie globaler verteilt werden könnten. Die Analyse legt auch die Anwesenheit von Carbonatmaterialien nahe, die sich in Gegenwart von Wasser bilden.
Zusätzlich zur Bestimmung der Menge der freigesetzten Hauptgase analysierte SAM auch die Isotopenverhältnisse von Wasserstoff und Kohlenstoff im freigesetzten Wasser und Kohlendioxid. Isotope sind Varianten desselben chemischen Elements mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen und daher unterschiedlichem Atomgewicht. SAM stellte fest, dass das Verhältnis einiger Isotope im Boden dem Verhältnis ähnelt, das in zuvor analysierten atmosphärischen Proben gefunden wurde, was darauf hinweist, dass der Oberflächenboden stark mit der Atmosphäre interagiert hat.
"Die Isotopenverhältnisse, einschließlich der Wasserstoff-Deuterium-Verhältnisse und der Kohlenstoff-Isotope, stützen tendenziell die Vorstellung, dass der Staub, während er sich um den Planeten bewegt, mit einigen Gasen aus der Atmosphäre reagiert", sagte Leshin.
SAM kann auch nach Spuren organischer Verbindungen suchen. Obwohl in den Experimenten bei Rocknest einige einfache organische Verbindungen nachgewiesen wurden, sind sie nicht eindeutig marsianischen Ursprungs. Stattdessen ist es wahrscheinlich, dass sie sich während der Hochtemperaturexperimente gebildet haben, als sich die Wärme in den Rocknest-Proben zersetzte, wobei Sauerstoff und Chlor freigesetzt wurden, die dann mit bereits im SAM-Instrument vorhandenen terrestrischen organischen Substanzen reagierten.
Ein verwandter Artikel, der im Journal of Geophysical Research-Planets veröffentlicht wurde, beschreibt die Ergebnisse von Perchloraten und anderen chlorhaltigen Verbindungen in der Rocknest-Probe. Dieser Artikel wird von Daniel Glavin geleitet, einem Mitglied des Wissenschaftsteams von Mars Science Laboratory bei Goddard.
Glavin merkt an, dass SAM die Möglichkeit hat, eine andere Art von Experiment durchzuführen, um die Frage zu beantworten, ob organische Moleküle in den Mars-Proben vorhanden sind. Die SAM-Suite enthält neun mit Flüssigkeit gefüllte Becher, in denen sich Chemikalien befinden, die mit organischen Molekülen reagieren können, wenn sie in den Bodenproben vorhanden sind. "Da diese Reaktionen bei niedrigen Temperaturen ablaufen, wird die Anwesenheit von Perchloraten den Nachweis von organischen Verbindungen des Mars nicht behindern", sagte Glavin.
Die kombinierten Ergebnisse geben Aufschluss über die Zusammensetzung der Oberfläche des Planeten und bieten gleichzeitig Orientierung für die zukünftige Forschung.
„Der Mars hat eine Art globale Schicht, eine Schicht aus Oberflächenerde, die durch häufige Staubstürme gemischt und verteilt wurde. Eine Kugel davon ist also im Grunde genommen eine mikroskopisch kleine Sammlung von Mars-Steinen “, sagte Leshin. „Wenn Sie viele Körner davon mischen, haben Sie wahrscheinlich ein genaues Bild der typischen Marskruste. Indem Sie an einem beliebigen Ort davon erfahren, erfahren Sie alles über den gesamten Planeten. "
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