Curiosity þefar af lofthjúpi Mars en finnur enga metanlykt

Þetta hefur verið sannkölluð tilraunavika hjá Curiosity. Á þriðjudaginn fengum við fyrstu niðurstöður frá CheMin og nú SAM, tilraunastofunum tveimur innan í jeppnum. Mælingar SAM á lofthjúpnum eru merkilegar og sýna að lofthjúpurinn hefur að miklu leyti rokið burt. Flestir biðu spenntir eftir fréttum af hugsanlegu metani en skemmst er frá því að segja að engin merki hafa fundist um það hingað til.

Byrjum á þessu:

Mynd: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems

Ó mæ! Smelltu tvisvar til að stækka myndina! (Smelltu hér til að sækja myndina í fullri upplausn)

Í gær sagði ég frá því að Curiosity hefði tekið myndir af sjálfum sér með MAHLI smásjármyndavélinni á armi sínum. Myndirnar 55 bárust í gær og voru settar saman í þessa glæsilegu mynd! Þetta er klárlega ein af myndum leiðangursins!

Annað skemmtilegt við myndina er endurvarpið í „augunum“ í mastrinu. Í þeim sést umhverfið en í ChemCam sést glitta í tækin á arminum. Curiosity tók því eiginlega mynd af sjálfum sér að taka mynd af sjálfum sér.

Mynd: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Emily Lakdawalla (samsetning)

Í gær var önnur samskonar mynd tekin svo hægt verði að útbúa þrívíddarmynd í lit af jeppanum! Ég get ekki beðið eftir að setja upp þrívíddargleraugun og skoða hana.

Sample Analysis at Mars

SAM (Sample Analysis at Mars) er tilraunastofa á stærð við örbylgjuofn í skrokki Curiosity. Í SAM eru þrjú tæki til að efnagreina berg-, jarðvegs- og loftsýni: Massagreinir (Quadrupole Mass Spectrometer), gasskiljunartæki (Gas Chromatograph) og stillanlegur leysi-litrófsriti (Tunable Laser Spectrometer).

SAM komið fyrir í Curiosity. Mynd: NASA/JPL-Caltech

Gasskiljunartækið flokkar gastegundirnar sem losna við hitun eftir þyngd og mælir þær og greinir. Léttustu gastegundirnar koma fyrst út úr tækinu en þær þyngstu seinast. Tækið getur svo beint þeim í massagreininn eða leysi-litrófsritann til frekari greiningar.

Massagreinirinn greinir gasið eftir þyngd sameindanna og rafhleðslu þeirra í jónuðu (örvuðu) ástandi. Tækið skýtur rafeindum á ógnarhraða á sameindirnar, tvístrar þeim og flokkar samkvæmt þyngd í rafsviði. Litrófsmæling í kjölfarið leiðir í ljós hverja einustu sameind í gasinu.

Leysi-litrófsritinn mælir magn og samsætuhlutföll efna sem eru mikilvæg lífi (metans, koldíoxíðs og vatnsgufu) með því að skjóta innrauðum leysigeisla á þau. Efnin gleypa leysigeislann með tiltekinni tíðni en sú tíðni er fingrafar efnisins.

SAM virkar þannig að fyrst útbýr sýnasöfnunarkerfið í armi jeppans mjög lítil sýni úr möluðu bergi eða jarðvegi á stærð við hálfa ópaltöflu (litla). Sýnið er síðan flutt ofan í SAM og í eitt af 74 bikarglösum sem sitja á hjóli. Þegar bikar er fullur er hann færður inn í annan tveggja ofna sem hitar sýnið upp í um 1.000°C.

Við hitunina losna gastegundir úr sýnunum hægt og bítandi. Reikul efni á borð við lífræn efni losna við tiltölulega lág hitastig en steindir við mun hærri hita. Að lokum gufar allt sýnið upp. Hitastigið er aukið mjög hægt svo tækin þrjú geti greint samsetningu gassins samhliða vaxandi hita.

Á SAM eru einnig tvö loftgöt þar sem lofthjúpurinn streymir inn. Það sem bindur þau saman er leiðslukerfi með tveimur helíum gastönkum og tveimur dælum sem þrýsta gasinu í gegnum kerfið.

Allt gerir þetta SAM að besta og næmasta efnagreiningartæki sem sent hefur verið til annarar reikistjörnu.

Dæmigerð efnagreining með SAM tekur um 4 til 10 stundir, allt eftir því hvers konar sýni og hvernig greiningu um er að ræða. Nokkra daga getur tekið að undirbúa greiningu á föstum sýnum, því „þrífa“ þarf bikarglösin af reikulum efnum áður en þau fara inn i ofnin — ella gætu þau truflað mælingarnar og skekkt niðurstöðurnar.

Ráðgátan um metanið

Árið 2004 nam litrófsriti um borð í evrópska geimfarinu Mars Express merki um metan í lofthjúpi Mars. Á sama tíma fundu tveir hópar stjörnufræðinga einnig ummerki metans í lofthjúpnum með sjónaukum á jörðinni.

Mynd: NASA

Þótt metanið sé í mjög litlu magni — innan við 5 milljörðust hlutar af lofthjúpnum — er þetta ein merkasta Mars-uppgötvun síðustu ára, verði hún staðfest.

Menn greinir nefnilega á um mælingarnar. Þetta litla magn er á mörkum hins greinanlega með sjónaukum á jörðinni og raunar finnast engin ummerki um metan í nýlegri rannsóknum með stærri sjónaukum. Hafa ber í huga að óvissan í mælingunum er töluverð.

Metan er óstöðug gastegund sem sundrast auðveldlega í útfjólubláa ljósinu frá sólinni. Þá hvarfast sameindar við hýdroxíðjónir og mynda vatn og koldíoxíð.

Ef ekkert ferli endurnýjar metanið, myndi allt hverfa á um 300 árum.

Svo hvernig verður metanið til? Einfaldasta skýringin er sú að metan streymi upp úr yfirborðinu af völdum eldvirkni eða jarðhita. Engin merki um slíka virkni hafa þó fundist á undanförnum árum.

Árekstrar halastjarna og smástirna geta skilið eftir sig metan. Heitt vatn sem seytlar um ólivínríkt berg getur myndað metan og steindina serpentínít. Einnig gæti metan sem varð til á öðrum tímum verið að losna úr ís undir yfirborðinu.

Annar möguleiki er þeim mun meira heillandi: Að undir yfirborðinu séu örverur sem gefi frá sér metan.

Mynd: NASA/JPL-Caltech, SAM/GSFC

Þess vegna verða mikilvægustu mælingar SAM gerðar með því að þefa af lofthjúpnum. Leysi-litrófsritinn getur numið metan í lofthjúpnum í enn minna magni en Mars Express og sjónaukar á jörðinni. Með því að skoða kolefnissamsætuna í metaninu er hægt að greina á milli lífræns og ólífræns metans.

Fyrstu niðurstöður SAM

Lofthjúpur Mars er 100 sinnum þynnri en lofthjúpur jarðar — álíka þykkur í um 30 km hæð yfir jörðinni. Við vitum að lofthjúpurinn hefur breyst í tímans rás eins og sjá má af öllum þeim ummerkjum rennandi vatns sem á yfirborðinu eru.

Fyrstu mælingar SAM á efnasamsetningu lofthjúpsins koma heim og saman við það sem fyrir var vitað:

Mynd: NASA/JPL-Caltech, SAM/GSFC

Lofthjúpur Mars er að mestu úr koldíoxíði, þá argoni, svo nitri, súrefni og loks kolmónoxíði. Ekkert óvænt þarna.

Að þekkja sögu lofthjúps Mars (hvernig þessi efnasamsetning hefur breyst) mun hjálpa okkur að meta hvort reikistjarnan var einhvern tímann lífvænleg.

Samsætur eru lykillinn að þessari sögu.

Samsætur eru ólíkar gerðir sama frumefnis sem hafa jafn margar róteindir en mismikinn fjölda nifteinda. Tökum sem dæmi samsæturnar C12 og C13. Sú síðarnefnda er þyngri en sú fyrrnefnda því hún hefur eina auka nifteind.

Léttari samsætur rjúka fremur út í geiminn en þær þyngri sitja eftir svo hlutfall C12 á móti C13 hefur breyst með tímanum. Hlutfallið gefur okkur vísbendingar um þróun lofthjúpsins.

Fyrstu niðurstöður SAM benda til að þó nokkur hluti lofthjúps Mars hafi rokið út í geiminn — jafnvel hugsanlega helmingur hans! 

Mælingar SAM á argoni sýna að um 2000 sinnum meira er af argoni-40 en argoni-36 sem er léttari samsætan. Þetta er nákvæmasta mæling sem gerð hefur verið hingað til af argonsamsætum á Mars og staðfesta að loftsteinar sem fundist hafa á jörðinni og menn hafa álitið vera frá Mars, eru í raun og veru frá Mars. Hægra megin á myndinni hér undir er dæmi um slíkan stein.

Mynd: NASA/JPL-Caltech

Dökku blettirnir í loftsteininum eru svæði þar sem gas úr lofthjúpnum varð innlyksa þegar steinninn kastaðist frá Mars. Þessar gasbólur innihalda argon með sama samsætuhlutfall argon-40 á móti argon-36 og SAM mældi í Gale gígnum.

Leysi-litrófsritinn í SAM fann engin merki um metan í fyrstu atrennu. Mælingarnar gera mönnum þó kleift að setja efri mörk á hugsanlegt metanmagn í lofthjúpnum (örfáir milljarðshlutar af rúmmálinu).

Þótt ekki hafi fundist metan í fyrstu er ekki hægt að útiloka að metan sé til staðar. Lofthjúpur Mars er mjög breytilegur og hugsanlegt metanuppstreymi virðist vera það líka.

SAM er bara rétt að byrja að þefa af lofthjúpnum!

- Sævar Helgi