De Rover ‘Curiosity’ landde op 6 augustus op Mars. De Rover onderzoekt of Mars ooit leefbaar was en of er wellicht organisch materiaal aanwezig is. Curiosity bestudeert dit najaar de bodem van de Gale Krater. Deze krater is ongeveer net zo oud als de aarde; tussen de 3,5 en 3,8 miljard jaar oud.
De Marsrover Curiosity beschikt over een laser waarmee hij doelen tot op zeven meter kan raken. Een speciale telescoop meet de stoffen die dan vrij komen. Aan boord is ook Sam, het minilab waar Inge Loes van de Universiteit Utrecht aan meewerkte. NASA/JPL-Caltech
Eerder schreven we al over het doel van deze Marsexpeditie. Voor we de onderzoekstechnieken van deze Marsexpeditie gaan bekijken, vertelt planeetwetenschapper Inge Loes in dit filmpje waarom Mars zo interessant is voor deze indrukwekkende jacht op organisch materiaal.
Terug in de tijd
Dr. ir. Inge Loes ten Kate van de Universiteit Utrecht is al vijf jaar intensief betrokken bij de voorbereidingen van de missie. Ze werkt de komende maanden dagelijks aan het analyseren van de data die binnenkomen van het onderzoeksmobiel op Mars. De vraag die Inge Loes wil beantwoorden, luidt: hoe is het leven ontstaan?
Inge Loes: “Ik kan me niet voorstellen dat wij de enige levende wezens zijn. Mars lijkt op de vroege aarde en het vroege zonnestelsel. We kunnen op Mars zien hoe materialen bewaard zijn gebleven. Mars is in vergelijking met andere planeten ook niet zo heel ver weg.”
De Curiosity kent geen vast programma. Iedere dag bepaalt het onderzoeksteam op basis van binnenkomende foto’s wat er onderzocht wordt. De bodemmonsters worden met allerlei bijzondere technieken onderzocht.
Geavanceerde meetapparatuur
De Curiosity is een rijdend laboratorium tjokvol geavanceerde meetapparatuur. Meerdere camera’s maken veldopnames. De contactinstrumenten analyseren de mineralogische samenstelling van de stenen en maken microscopische opnames. Omgevingsinstrumenten meten straling, het weer, en de hoeveelheid waterstof in de bodem. Het analytische lab aan boord bestaat uit twee instrumenten die monsters nemen en deze direct analyseren. De eerste is de CheMin, een röntgendiffractometer die de chemie en mineralogie van de monsters bepaalt. In het instrument zit een röntgenbron die het monster bestraalt. Het lichtpatroon dat verschijnt, zegt iets over de chemische elementen in een bodemmonster.
Verder is er de Chemcam, een spectograaf die zoekt naar mineralen en microstructuren. Het is een uiterst futuristisch apparaat dat laserstralen op rotsen en de bodem afvuurt. Na een laserbeam analyseert hij het vrijkomende materiaal. De ChemCam let op vrijkomend plasma, een extreme heet gas dat bestaat uit ionen en electronen. Die vertellen meer over de chemische samenstelling van de stenen en mineralen.
Organisch materiaal
Tijdens de Marsexpeditie draait alles om het vinden van organisch materiaal dat aanwijzingen kan geven over de oorsprong van de aarde en het heelal. Mars en de aarde leken in de eerste miljard jaar veel op elkaar. De aarde werd echter actief door vulkanisme, plaattectoniek, gebergtevorming en erosie. Mars kende die dynamiek niet. Hierdoor zijn op Mars waarschijnlijk overblijfselen uit de vroege geschiedenis te vinden. Door de verschillen te bestuderen ontstaat wat meer duidelijkheid over de omstandigheden waarin het leven op aarde is ontstaan.
Het minilab SAM voor de expeditie naar Mars waar Inge Loes jaren aan werkte, zie tekst onder kopje SAM NASA/GSFC
Meetinstrument SAM
Inge Loes is vooral betrokken bij Sam, de Sample Analysis at Mars. Ze werkte vijf jaar bij de NASA aan de ontwikkeling van dit geavanceerde meetinstrument. SAM is een klein onderzoekslab ter grootte van een magnetron. SAM krijgt gemalen monsters van de Rover aangeboden en warmt die vervolgens langzaam op. Daarbij komen verschillende temperaturen verschillende gassen vrij die gemeten worden met een van de drie instrumenten. SAM kan helpen bij het identificeren van carbonaten door het meten van koolstofdioxide en kleien door het meten van water.
In het minilab huizen drie uiterst bijzondere instrumenten. De quadrupool massaspectrometer meet gassen aan de hand van hun massa. Het tweede instrument is een gaschromatograaf die gassen meet aan de hand van de tijd die ze nodig hebben om door de chromatografische kolommen te reizen. Het derde instrument is een spectrometer die isotopen van zuurstof en koolstof in koosltofdioxide en methaan kan meten.
Door de combinatie van gegevens over de organisch stoffen die SAM meet, de isotopenverhoudingen en de chemische en mineralogische samenstelling van de stenen er om heen, proberen Inge Loes en de andere onderzoekers meer te begrijpen over organisch materiaal. Als er organisch materiaal aangetroffen wordt, …’dat niet verklaard kan worden door niet-biologische processen en waarvoor eventuele biologische processen de meest logische verklaring zijn, kan de conclusie getrokken worden dat het organische materiaal biologisch zou kunnen zijn….’. Leven dus!
De Rover neemt de komende weken overal hapjes van de bodem . De meetinstrumenten aan boord onderzoeken de monsters. Sam wil zijn tanden zetten in iets levends, ….in organisch materiaal.
Zie ook:
- Meer op Kennislink over de achtergrond van deze Marsexpeditie
- Meer over het werk van Inge Loes ten Kate
- Maar over het Sam onderzoek aan de UU Utrecht
- NASA website over de Curiosity missie
- JPL website
- MSL fact sheet
- Goddard website over SAM
- Filmpje over SAM
- NASA website