Perseverance będzie skanować skały na Marsie.

Perseverance będzie skanować wewnątrz skał w poszukiwaniu skamieniałości na Marsie.

18 lutego 2021 roku łazik Perseverance NASA dotrze do Marsa, wykona dramatyczne zejście przez atmosferę planety i zatrzyma się w kraterze Jezero. Podobnie jak jego siostrzany łazik Curiosity, ten robot-odkrywca będzie badał region, w którym płynęła woda, i będzie przeszukiwać teren zaawansowany zestaw instrumentów naukowych do wykrywania śladów mikroskopijnego życia, które mogło tam istnieć miliardy lat temu.

To niemały wyczyn, dlatego łazik przywiezie ze sobą Planetarny Instrument Litochemii Rentgenowskiej (PIXL). Ten precyzyjny instrument znajduje się na końcu 2-metrowego ramienia i jest kierowany przez sztuczną inteligencję (AI). PIXL odegra kluczową rolę w misji Perseverance, używając wiertła rdzeniowego, uzyska próbki, które zostaną umieszczone na powierzchni i wysłane na ziemię ramach przyszłej misji.

Każda misja, od lądownika Viking po łazik Curiosity, została wyposażona w spektrometr fluorescencji rentgenowskiej, który służy do badania składu próbek gleby i skał. Jednak PIXL jest lepszy od swoich poprzedników dzięki potężnej, precyzyjnie zogniskowanej wiązce promieni rentgenowskich do określania ilości i rodzaju chemikaliów na powierzchni.

Aby pomóc tej precyzyjnej wiązce promieni rentgenowskich w znalezieniu najlepszych celów do zbadania, przyrząd jest również wyposażony w urządzenie z sześcioma mechanicznymi nogami (hexapod), które łączą PIXL z ramieniem robota. W tym miejscu do gry wkracza sztuczna inteligencja, która pomaga w wycelowaniu ramienia, aby zapewnić jak najdokładniejsze skanowanie.

Abigail Allwood, główny badacz instrumentu PIXL w Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA, wyjaśniła w oświadczeniu prasowym NASA:

„Wiązka promieni rentgenowskich PIXL jest tak wąska, że ​​może wskazać obiekty tak małe, jak ziarnko soli. To pozwala nam bardzo dokładnie wiązać wykrywane przez nas chemikalia z określonymi teksturami skały. Heksapod sam wymyśla, jak wycelować i podejść jeszcze bliżej celu. To trochę jak mały robot, który zadomowił się na końcu ramienia łazika”.

Umiejętność oceny poszczególnych tekstur skał jest niezbędna do określenia, które próbki warto odesłać na Ziemię. Na Ziemi istnieje wiele charakterystycznych rodzajów uformowanych skał, które są wynikiem starożytnych warstw skamieniałych bakterii. Dobrym przykładem są stromatolity, rodzaj warstwowej skały osadowej utworzonej przez fotosyntetyczne cyjanobakterie, występujące zwykle w płytkiej wodzie.

Po wybraniu próbki skały ramię łazika zostanie umieszczone blisko niej, a PIXL zmierzy odległość za pomocą lasera i kamery. Następnie nogi heksapoda będą wykonywać drobne ruchy (w zakresie mikrometrów), aby urządzenie mogło zeskanować cel nie większy niż rozmiar znaczka pocztowego. Będzie to polegało na zbombardowaniu obszaru docelowego 10-sekundowymi impulsami promieniowania rentgenowskiego, a następnie przechyleniu o 100 mikronów w celu wykonania kolejnego pomiaru.

W ciągu około ośmiu lub dziewięciu godzin instrument PIXL wykona to tysiące razy, aby stworzyć chemiczną mapę powierzchni skały. To powie zespołom naukowym na Ziemi, jakie chemikalia znajdują się w tym małym obszarze skały. Ramy czasowe tych mikroskopijnych korekt są krytyczne ze względu na ekstremalne zmiany temperatury, przez które Czerwona Planeta przechodzi w ciągu jednego dnia.

W ciągu dnia temperatura na Marsie zmienia się o ponad 38 ° C , co spowoduje rozszerzanie się i kurczenie metalu na ramieniu robota Perseverance nawet o 13 mm. Aby zminimalizować skurcze termiczne, PIXL będzie prowadził swoje badania naukowe tylko w nocy, gdy temperatury są bardziej stabilne. „PIXL to nocna sowa” - podsumował Allwood

Na długo przed misjami wykorzystywano fluorescencję rentgenowską do określania składu skał na innych planetach, a geolodzy i metalurdzy używali jej do identyfikacji niektórych materiałów. Jednym z miejsc, w których stała się standardową techniką, były muzea, gdzie eksperci używją jej do określania pochodzenia obrazów i wykrywania podróbek. Jak Chris Heirwegh, ekspert fluorescencji rentgenowskiej w zespole PIXL w JPL, wyjaśnił:

„Jeśli wiesz, że artysta zazwyczaj używał określonej bieli tytanowej z unikalną sygnaturą chemiczną metali ciężkich, dowód ten może pomóc w uwierzytelnieniu obrazu. Lub możesz określić, czy określony rodzaj farby pochodzi z Włoch, a nie z Francji, łącząc go z określoną grupą artystyczną z tego okresu”.

 

Ze względu na misję Perseverance NASA fluorescencja rentgenowska jest integralną częścią jej działań astrobiologicznych. Jako rozwijająca się dziedzina badań, astrobiologia zajmuje się znajdowaniem różnych związków, które są związane z życiem (inaczej biosygnaturami) na innych planetach i asteroidach, umożliwiając w ten sposób naukowcom prześledzenie ich rozmieszczenia w naszym Układzie Słonecznym miliardy lat temu.

Gdy zostanie użyty na Marsie, będzie sposobem na odkrywanie tajemnic starożytnej przeszłości Marsa. Allwood jest dobrze zorientowana w tym procesie, wykorzystując fluorescencję rentgenowską do określenia istnienia skał stromatolitowych w jej rodzinnym kraju, Australii. Odkrycie to wywołało wrażenie na całym świecie, ponieważ stromatolity zawierały jedne z najstarszych skamieniałych mikroorganizmów na Ziemi (około 3,5 miliarda lat).

Oprócz poszukiwania oznak dawnego życia (a może nawet obecnego!), Perseverance scharakteryzuje również klimat i geologię planety oraz utoruje drogę do ludzkiej eksploracji. Będzie to również pierwsza misja w historii polegająca na pozostawieniu próbek w bagażu który zostanie wysłany na Ziemię przez kolejną misję, prawdopodobnie składającą się z lądownika, łazika i orbitera (więcej szczegółów znajdziesz w powyższym filmie).

Przy odrobinie szczęścia Perseverance będzie ostatnim aktem zakończenia badań astrobiologicznych na Marsie, procesu, który rozpoczął się prawie pięćdziesiąt lat temu. Jednak bardziej prawdopodobne jest, że uzyska dane, które rodzą więcej pytań niż odpowiedzi, co sprawi, że misje ludzi na Marsa będą tym bardziej potrzebne. Niezależnie od tego, cokolwiek znajdziemy, dostarczy więcej informacji o ewolucji Układu Słonecznego i pochodzenie samego życia.