Jak badać próbki z Marsa? Naukowcy już przymierzają się do analiz
Instrumenty naukowe zainstalowane na pokładzie łazika Perseverance są stosunkowo niewielkie i nieliczne, co oznacza, że możliwości ich zastosowania pozostają ograniczone. Pełne spektrum metod analitycznych dostępne jest jedynie na Ziemi – tylko tutaj pomiary można przeprowadzać z najwyższą czułością i precyzją.
W swoim najnowszym raporcie 21 naukowców opracowało szczegółowe wytyczne dotyczące badań, jakim powinny zostać poddane marsjańskie próbki, aby w pełni wykorzystać ich potencjał naukowy. Badacze liczą, że analizy dostarczą nowych informacji o powstawaniu planet, geofizycznej i geochemicznej ewolucji Marsa, a także o możliwych śladach życia. Uzyskane dane mogą również okazać się nieocenione dla przyszłych, być może nawet załogowych, misji marsjańskich.
Raport porusza też kwestie praktyczne związane z obchodzeniem się z próbkami: jakie pomiary należy przeprowadzić natychmiast po ich otwarciu, aby zapobiec zmianom wywołanym kontaktem z wilgocią lub tlenem? Jakie badania mogą potwierdzić obecność śladów życia lub wykluczyć potencjalne zagrożenie biologiczne?
Po dotarciu na Ziemię marsjańskie próbki trafią w pierwszej kolejności do specjalnego Zakładu Odbioru Próbek. Zgodnie z zaleceniami ekspertów obiekt ten powinien być wyposażony w 18 instrumentów naukowych, w tym tomograf rentgenowski, mikroskop elektronowy oraz różne typy spektrometrów masowych.
W zakładzie naukowcy najpierw będą katalogować i opisywać próbki, a także oceniać ewentualne ryzyko biologiczne. Następnie przeprowadzone zostaną badania wymagające szybkiej analizy – zanim delikatne właściwości próbek ulegną zmianie. Jednym z kluczowych wniosków raportu jest zalecenie, aby większość pomiarów o znaczeniu naukowym odbywała się później w wyspecjalizowanych laboratoriach poza Zakładem Odbioru Próbek.
O tym, które ośrodki na świecie otrzymają dostęp do fragmentów tego bezcennego materiału, zadecyduje proces selekcyjny. Ma on zapewnić, że próbki trafią do najbardziej doświadczonych i najlepiej przygotowanych zespołów badawczych. Naukowcy z Getyngi liczą, że wśród wybranych znajdą się również oni – chcą analizować zarówno próbki skał, jak i gazów przywiezionych przez Perseverance.
Zespół kierowany przez profesora Andreasa Packa z Centrum Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Getyndze planuje badać proporcje izotopów tlenu w atmosferze Marsa, uwięzionej w próbkach wraz ze skałami. Izotopy to odmiany tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów w jądrze atomowym. Analiza składu izotopowego tlenu w marsjańskiej atmosferze może dostarczyć cennych informacji o wymianie dwutlenku węgla między powierzchnią a atmosferą i pomóc zrozumieć ewolucję klimatu Czerwonej Planety.
W Instytucie Fizyki Słonecznej im. Maxa Plancka (MPS) nacisk położono natomiast na badanie izotopów metali w próbkach skalnych. Pozwalają one określić wiek badanej materii, jej pochodzenie w Układzie Słonecznym i historię ewolucji geochemicznej. Naukowcy z MPS wykorzystali tę samą metodę do analizy próbek z planetoidy Ryugu.
Próbki są najpierw rozpuszczane w kwasie, a następnie badane za pomocą zaawansowanych spektrometrów masowych. Ponieważ metoda ta jest destrukcyjna i zużywa część materiału, kluczowe jest uzyskanie precyzyjnych wyników nawet z mikroskopijnych ilości próbki.
– W Getyndze dysponujemy wiedzą i infrastrukturą, które pozwalają analizować próbki z Marsa na najwyższym światowym poziomie – podkreśla Thorsten Kleine, dyrektor MPS.
Inni badacze skupiają się na alternatywnych metodach. Christian Schröder prowadzi eksperymenty z wykorzystaniem wysokoenergetycznego promieniowania gamma generowanego przez akceleratory cząstek. Tego rodzaju pomiary mogą pomóc w zrozumieniu interakcji między minerałami żelaza a ewentualnymi związkami organicznymi w próbkach.
Wciąż nie wiadomo, czy – i kiedy – próbki z Marsa przybędą na Ziemię w ramach wspólnej misji NASA i ESA. Pierwotnie planowano to na początek lat 30. XXI wieku, lecz harmonogram był już kilkakrotnie modyfikowany. Mimo tej niepewności, obecne ustalenia naukowców mają znaczenie także dla innych projektów. Chińska agencja kosmiczna prowadzi już prace nad własną misją powrotu z Marsa, która – według zapowiedzi – mogłaby przywieźć cenne próbki już około 2030 roku.
Źródło: Max Planck Institute
Czytaj też: Rocket Lab wystrzeliwuje na orbitę prywatnego satelitę radarowego
Grafika tytułowa: Planet Volumes / Unsplash
