ExoMars detecteert nieuw gas en spoort waterverlies op Mars op

Beeld van de Terra Sabaea- en Arabia Terra-gebieden van Mars, samengesteld uit gegevens van de High Resolution Stereo Camera op ESA’s Mars Express-ruimtesonde. Credit: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

ESA-Roscosmos’ ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) heeft voor het eerst een ‘nieuw’ gas ontdekt: een gas dat nooit eerder op Mars werd waargenomen. Zeezout dat in het stoffige oppervlak van Mars is ingebed en in de atmosfeer van de planeet is meegevoerd, heeft geleid tot de ontdekking van waterstofchloride. TGO levert ook nieuwe informatie over de manier waarop Mars zijn water verliest.

Twee belangrijke drijfveren in Marsonderzoek zijn enerzijds de jacht op atmosferische gassen die verband houden met biologische of geologische activiteit, en anderzijds het verkrijgen van inzicht in de vroegere en huidige watervoorraad op de planeet, om te bepalen of Mars ooit bewoonbaar kan zijn geweest en of er waterreservoirs toegankelijk kunnen zijn voor toekomstige menselijke exploratie. Twee nieuwe resultaten van het ExoMars-team, vandaag gepubliceerd in Science Advances, onthullen een geheel nieuwe klasse van chemie en geven meer inzicht in seizoensgebonden veranderingen en interacties tussen oppervlak en atmosfeer.

Een nieuwe chemie

De Trace Gas Orbiter-missie verzamelt al sinds het voorjaar van 2018 atmosferische gegevens op Mars. Naast de zoektocht naar methaan is de detectie van nieuwe gassen een van de hoofddoelen van de missie. Het recentste onderzoek op Mars heeft nu voor het eerst geleid tot de ontdekking van een nieuw gas in de atmosfeer van Mars: waterstofchloride. Dit is de eerste detectie van een halogeengas in de atmosfeer van Mars, en vertegenwoordigt een nieuwe chemische cyclus om te begrijpen.

Waterstofchloridegas, of HCl, bestaat uit een waterstof- en een chlooratoom. Mars-wetenschappers waren altijd al op zoek naar gassen op basis van chloor of zwavel omdat ze mogelijke indicatoren zijn van vulkanische activiteit. Maar de aard van de waarnemingen – het feit dat waterstofchloride op hetzelfde moment op zeer afgelegen plaatsen werd waargenomen, en het ontbreken van andere gassen die men bij vulkanische activiteit zou verwachten – wijst op een andere bron. De ontdekking wijst op een geheel nieuwe interactie tussen het oppervlak en de atmosfeer van Mars, aangedreven door de stofseizoenen op Mars, die nog niet eerder was onderzocht.

In een proces dat veel gelijkenis vertoont met dat op aarde worden zouten in de vorm van natriumchloride (NaCl) – overblijfselen van de oceanen die verdampt zijn en gevangen zitten in het stoffige oppervlak van Mars – door de winden in de atmosfeer gebracht. Zonlicht verwarmt de atmosfeer waardoor het stof, samen met de waterdamp (H2O) die vrijkomt uit de ijskappen, opstijgt. Het zoute stof reageert met het water in de atmosfeer waarbij chloor vrijkomt, dat op zijn beurt weer reageert met waterstofmoleculen en waterstofchloride vormt. Door verdere reacties zou het chloor- of zoutzuurrijke stof kunnen terugkeren naar het oppervlak, misschien in de vorm van perchloraten, een zoutsoort die bestaat uit zuurstof en chloor.

Hoe waterstofchloride op Mars kan ontstaan. Credit: ESA

Water blijkt een cruciaal element te zijn in deze chemie: je hebt waterdamp nodig om chloor vrij te maken en je hebt de bijproducten van water – waterstof – nodig om waterstofchloride te vormen. Maar ook het stof speelt een heel belangrijke rol: er wordt meer waterstofchloride waargenomen wanneer de stofactiviteit toeneemt, een proces dat verband houdt met de seizoensgebonden opwarming van het zuidelijk halfrond.

Het team nam het gas voor het eerst waar tijdens de globale stofstorm in 2018, waarbij het gelijktijdig op zowel het noordelijk als het zuidelijk halfrond verscheen, en was getuige van de verrassend snelle verdwijning ervan weer aan het einde van de seizoensgebonden stofperiode. Wetenschappers hebben inmiddels de gegevens van het volgende stofseizoen bekeken en zien de HCl stijgen.

Uitgebreide laboratoriumtests en nieuwe globale atmosferische simulaties zullen nodig zijn om de op chloor gebaseerde interactie tussen oppervlak en atmosfeer beter te begrijpen, samen met voortgezette waarnemingen op Mars om te bevestigen dat de stijging en daling van HCl wordt aangedreven door de zomer op het zuidelijk halfrond.

Stijgende waterdamp biedt aanknopingspunten voor klimaatevolutie

Behalve nieuwe gassen levert de Trace Gas Orbiter ook een beter inzicht in de manier waarop Mars zijn water verloor – een proces dat eveneens verband houdt met seizoensgebonden veranderingen.

Ooit zou vloeibaar water over het oppervlak van Mars hebben gestroomd, zoals blijkt uit de talrijke voorbeelden van oude opgedroogde valleien en rivierbeddingen. Vandaag de dag zit het meestal opgesloten in de ijskappen of onder het Marsoppervlak. Mars lekt ook vandaag nog water in de vorm van waterstof en zuurstof die uit de atmosfeer ontsnappen.

Inzicht in het samenspel van potentiële waterhoudende reservoirs en hun gedrag op seizoens- en lange termijn is essentieel om de evolutie van het klimaat van Mars te begrijpen. Dit kan worden gedaan door het bestuderen van waterdamp en ‘halfzwaar’ water (waarbij één waterstofatoom is vervangen door een deuteriumatoom, een vorm van waterstof met een extra neutron).

De deuterium-over-waterstof-verhouding, D/H, vertelt ons iets over de geschiedenis van het water op Mars, en hoe het waterverlies in de loop der tijd is geëvolueerd.

Met de Trace Gas Orbiter kunnen we het pad van de waterisotopologiën volgen terwijl ze opstijgen in de atmosfeer met een niveau van detail dat niet eerder mogelijk was. Eerdere metingen gaven alleen het gemiddelde over de hele atmosfeer. Het is alsof we vroeger alleen een 2D-beeld hadden, nu kunnen we de atmosfeer in 3D verkennen.
zegt Ann Carine Vandaele van het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie, hoofdonderzoeker van het Nadir and Occultation for MArs Discovery (NOMAD) instrument dat voor dit onderzoek werd gebruikt.

ExoMars observeert water in de atmosfeer van Mars. Credit: ESA

De nieuwe metingen onthullen dramatische variabiliteit in D/H met de hoogte en het seizoen naarmate het water opstijgt van zijn oorspronkelijke locatie. De gegevens laten zien dat zodra het water volledig is verdampt, het een hoge verrijking in halfzwaar water vertoont met een D/H-verhouding die zes keer zo hoog is als die van de aarde, hetgeen bevestigt dat in de loop van de tijd grote hoeveelheden water verloren zijn gegaan.

ExoMars-gegevens die tussen april 2018 en april 2019 zijn verzameld, lieten ook drie gevallen van versneld waterverlies in de atmosfeer zien: de wereldwijde stofstorm van 2018, een korte maar intense regionale storm in januari 2019, en het vrijkomen van water uit de zuidelijke poolijskap tijdens de zomermaanden, gekoppeld aan seizoenswisselingen. Van bijzonder belang is een pluim van opstijgende waterdamp tijdens de zuidelijke zomer die op seizoens- en jaarbasis water in de bovenste atmosfeer zou kunnen injecteren.

Toekomstige waarnemingen, gecoördineerd met andere ruimtevaartuigen, waaronder NASA’s MAVEN, dat zich richt op de bovenste atmosfeer, zullen aanvullende informatie opleveren over de evolutie van water gedurende het Martiaans jaar.

De wisseling van de seizoenen op Mars, en in het bijzonder de relatief hete zomer op het zuidelijk halfrond, lijkt de drijvende kracht te zijn achter deze nieuwe waarnemingen, zoals het verhoogde waterverlies in de atmosfeer en de stofactiviteit die verband houdt met de detectie van waterstofchloride, die we zien in de twee nieuwste studies. De waarnemingen van de Trace Gas Orbiter stellen ons in staat de Marsatmosfeer te verkennen zoals nooit tevoren.

Seizoensvariabiliteit van water (links) en D/H (rechts) voor de noordelijke (boven) en zuidelijke (onder) hemisferen, zoals bepaald door het Nadir and Occultation for MArs Discovery (NOMAD) instrument aan boord van de ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter. Er is waargenomen dat water grote hoogten van meer dan 80 km bereikt tijdens regionale en wereldwijde stofstormen en aan het begin van de zuidelijke zomer (met de naam ‘aspirator’). Koudere temperaturen aan de polen en in de middelste atmosfeer leiden tot fractionering van water en een schijnbare afname van D/H. Wanneer het water echter volledig verdampt is, vertoont het een sterke verrijking van zes maal die van de oceanen op aarde, hetgeen bevestigt dat in de loop van de tijd grote hoeveelheden water naar de ruimte verloren zijn gegaan.
Credit: Villanueva et al. (2021)

Vakartikelen

Bron: Aeronomie.be.

Op 10 juni 2023 om 17.32 uur land de ExoMars 2022 volgens de planning op Mars

Credit: ESA

Als alles volgens planning verloopt zal de Rosalind Franklin rover van de ExoMars 2022 missie op 10 juni 2023 om 17.32 uur in Oxia Planum op het noordelijk halfrond van Mars landen, om daar te zoeken naar tekenen van vroeger of huidig leven – schrijf de datum maar vast op in je agenda. Op 20 september 2022 start er een lanceervenster van twaalf dagen waarin ExoMars 2022 gelanceerd kan worden en als dat gebeurt is volgt een reis van 264 dagen naar de rode planeet, een pad dat 569 miljoen km lang is. De Rosalind Franklin rover zal op Mars worden gezet door de Russische Kazachok lander – de gehele ExoMars 2022 is een samenwerking tussen ESA en Rusland.

Oxia Planum, waar de ExoMars 2022 rover zal landen. Credit: NASA/JPL/University of Arizona

Hieronder een video, waarin over die landingsplaats wordt gevlogen (een video waarin nog gesproken wordt over de ExoMars 2020 missie, zoals het oorspronkelijk heette, vóór de vertraging o.a. door de corona).

Bron: ESA.

Europese ExoMars Trace Gas Orbiter bespeurt een groene gloed rondom Mars

Credit: ESA

Dat de Aarde een groene gloed heeft, die vanuit de ruimte kan worden waargenomen, was al bekend. Maar nu is voor het eerst ook zo’n groene gloed bij een andere planeet dan de aarde waargenomen en wel bij Mars door ESA’s ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). De groene gloed op aarde wordt veroorzaakt door zuurstof, dat bij poollicht oplicht als elektronen vanuit de ruimte in botsing komen met de deeltjes van de atmosfeer. Vanuit het internationale ruimtestation ISS is het al vaak gefotografeerd, zoals hieronder te zien.

Credit: NASA

De TGO draait sinds oktober 2016 om Mars (toen de Schiaparelli lander crashte). Hoewel de emissie van zuurstof in de atmosfeer van Mars al veertig jaar geleden werd voorspeld is ‘ie nu pas waargenomen, door de TGO, onder andere met z’n NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) instrument en Ultraviolet and visible spectrometer (UVIS).

De gloed blijkt het helderst te zijn op 80 kilometer boven het planeetoppervlak, zoals te zien aan de grafiek hierboven. De metingen komen goed overeen met de theoretische voorspellingen van de gloed. Net als op Aarde is de groene gloed slecht zichtbaar. Je ziet ‘m alleen als ‘ie ‘van opzij’ wordt bekeken, zoals de astronauten in het ISS ook weten. Dát was dan ook wat ze met de TGO deden, de instrumenten richten naar het ‘nadir’ van Mars en dat had resultaat – bingo!. Men denkt dat de emissie voornamelijk ontstaat door de afbraak van koolstofdioxide-moleculen, waarbij koolstofmonoxide- en zuurstofatomen vrijkomen. Het zijn deze laatste die de groene gloed produceren. Daarbij ontstaat gelijktijdig ook een gloed in het ultraviolet, die maar liefst 16,5 keer zo krachtig is als de zichtbare gloed. In Nature verscheen een vakartikel over de waarnemingen met de TGO aan de groene gloed op Mars. Bron: ESA.

ExoMars missie uitgesteld wegens uitbraak coronavirus

ESA en zijn Russische partner, Roscosmos, hebben vandaag, donderdag (12 maart) aangekondigd dat een geplande missie naar Mars zal worden uitgesteld vanwege een combinatie van veiligheidsproblemen en de uitbraak van het coronavirus. ExoMars 2020 zou in juli worden gelanceerd, maar zal nu twee jaar moeten wachten op een nieuwe kans om de Rode Planeet te bereiken, nadat mislukte parachutetests fataal bleken voor de lanceringsvooruitzichten van de missie.
Lees verder

De eerste resultaten van de ExoMars Trace Gas Orbiter zijn bekendgemaakt

TGO analyseert de atmosfeer van Mars. Credit: ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: O. Korablev et al (2019)

Nieuwe gegevens over de impact van de recente planeet-omvattende stofstorm op het water in de atmosfeer en een verrassende afwezigheid van methaan, dat zijn de wetenschappelijke hoogtepunten van het eerste jaar dat de ExoMars Trace Gas Orbiter doorbracht in een baan rond Mars. De nieuwe resultaten worden beschreven in twee papers die vandaag gepubliceerd zijn in het tijdschrift Nature. Ze worden ook toegelicht tijdens een persconferentie bij de European Geosciences Union in Wenen.

Een derde paper die ingestuurd werd bij de Proceedings of the Russian Academy of Science toont de meest gedetailleerde kaart ooit gemaakt van water-ijs of gehydrateerde mineralen op geringe diepte in de bodem van Mars. De ExoMars Trace Gas Orbiter, of TGO, is een gezamenlijke missie van ESA en het Russische ruimtevaartagentschap Roscosmos. De sonde kwam in oktober 2016 aan bij de rode planeet. Ze had meer dan een jaar nodig om door middel van de aerobraking-techniek in een voor wetenschappelijk onderzoek geschikte baan te komen. TGO heeft nu een omlooptijd van 2 uur, op 400 kilometer boven het oppervlak van Mars.

“We zijn opgetogen met de eerste resultaten van de Trace Gas Orbiter,” zegt Håkan Svedhem, TGO-projectwetenschapper bij ESA. “Onze instrumenten presteren uitstekend en leverden al tijdens de eerste maanden zeert goede data, van een veel hoger niveau dan voorheen mogelijk was.”

De eerste resultaten van TGO. Credit: ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: O. Korablev et al (2019)

De belangrijkste wetenschappelijke missie van de TGO begon eind april 2018. Enkele maanden later brak de globale stofstorm los die uiteindelijk tot de ondergang zou leiden van de NASA-rover Opportunity, na meer dan 15 jaar rondrijden over het oppervlak van Mars. Vanuit hun baan om de planeet konden satellieten daarentegen unieke waarnemingen doen. TGO volgde het opsteken en de ontwikkeling van de storm en observeerde hoe de toenemende hoeveelheid stof de waterdamp in de atmosfeer beïnvloedde. Dat is van belang om de evolutie van het water op Mars doorheen de tijd te begrijpen.

Profiteren van de stofstorm

Twee spectrometers aan boord, NOMAD en ACS, maakten de eerste zonnebedekkingsmetingen van de atmosfeer op hoge resolutie. Daarbij observeren ze hoe zonlicht geabsorbeerd wordt in de atmosfeer om zo de chemische vingerafdrukken van de ingrediënten ervan bloot te leggen. Dat maakte het mogelijk om de verticale distributie van waterdamp en ‘halfzwaar’ water (waarin één van de waterstofatomen vervangen is door een deuterium-atoom, een vorm van waterstof met een extra neutron) in kaart te brengen, van vlak boven het Marsoppervlak tot op meer dan 80 km hoogte.

De nieuwe resultaten volgen de invloed van stof in de atmosfeer op water en op het ontsnappen van waterstofatomen naar de ruimte. “Op de noordelijke breedtegraden zagen we dingen die er voorheen niet waren, zoals stofwolken op hoogtes van ongeveer 25-40 km. Op zuidelijke breedtegraden zagen we dan weer stoflagen die zich naar grotere hoogten verplaatsen,” zegt Ann Carine Vandaele, hoofdonderzoeker voor het NOMAD-instrument bij het BIRA.

“De toename van de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer ging opvallend snel. Ze vond plaats over een periode van slechts een paar dagen na het opsteken van de storm. Dat toont aan dat de atmosfeer snel reageert op de stofstorm.”

De ontwikkeling van een stofstorm. ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: A-C Vandaele et al (2019)

De waarnemingen stroken met globale circulatiemodellen. Stof absorbeert zonnestralen, waardoor het omringende gas opwarmt en uitzet. Dat zorgt er dan weer voor dat andere ingrediënten van de atmosfeer, zoals water, herverdeeld worden over een groter verticaal gebied. Er ontstaan ook grotere temperatuurverschillen tussen de polen en de evenaar, waardoor de atmosferische circulatie versterkt. Tegelijkertijd vormen er zich door de hogere temperaturen minder wolken van water-ijs, die het water normaal vasthouden op lagere hoogtes.

De teams maakten ook de eerste simultane waarnemingen van halfzwaar water en waterdamp. De leverde belangrijke informatie op over de processen die beïnvloeden hoeveel waterstof- en deuterium-atomen kunnen ontsnappen naar de ruimte. Zo kon ook de verhouding deuterium ten opzicht van waterstof (deuterium-to-hydrogen of D/H ratio) vastgesteld worden, een belangrijke variabele die verband houdt met de evolutie van de totale hoeveelheid water op Mars.

“We zien dat water, met of zonder deuterium, heel gevoelig is voor de aanwezigheid van ijswolken. Die beletten dat het de hogere lagen van de atmosfeer bereikt. Tijdens de storm steeg het water tot op veel grotere hoogten’”, zegt Ann Carine. “Dit werd al lang voorspeld door theoretische modellen maar dit is de eerste keer dat we het ook konden waarnemen.”

Aangezien voorspeld wordt dat de D/H ratio varieert naargelang het seizoen en de breedtegraad, wordt verwacht dat de toekomstige regionale en seizoensgebonden metingen van TGO verder bewijs zullen leveren van de processen die spelen.

Het methaanmysterie wordt dieper

De twee complementaire instrumenten zijn ook begonnen met het meten van spoorgassen in de atmosfeer van Mars. Spoorgassen maken minder dan 1 (volume)percent van de atmosfeer uit, waardoor er zeer precieze meettechnieken nodig zijn om hun exacte chemische vingerafdruk in de samenstelling van de atmosfeer vast te stellen. De aanwezigheid van spoorgassen wordt doorgaans gemeten in ‘deeltjes per miljard volgens volume’ (parts per billion by volume of ppbv). Het gehalte methaan in de atmosfeer op aarde bedraagt bijvoorbeeld 1800 ppbv, wat wil zeggen dat er in één miljard moleculen uit de Aardse atmosfeer 1.800 moleculen methaan zitten.

Methaan is bijzonder interessant voor Marswetenschappers aangezien het niet alleen uit geologische processen voortkomt maar ook kan wijzen op leven. Op Aarde komt zo’n 95% van het methaan in de atmosfeer voort uit biologische processen. Het gas wordt vernietigd door zonnestraling over periodes van enkele eeuwen. Dat betekent dat methaan dat waargenomen wordt in de atmosfeer relatief recent vrijgekomen moet zijn, ook al is het gas zelf miljoenen of miljarden jaren geleden gevormd en tot vandaag gevangen gebleven in ondergrondse reservoirs. Bovendien worden spoorgassen dag in dag uit efficiënt vermengd vlakbij het oppervlak van de planeet. Globale windcirculatiemodellen voorspellen dat methaan in de loop van enkele maanden gelijkmatig verspreid raakt rondom de planeet.

Berichten over methaan in de atmosfeer van Mars werden uitgebreid besproken omdat de waarnemingen heel sporadisch waren qua tijd en verspreid qua locatie. Ze lagen bovendien vaak op de grens van de detectiedrempels van de betrokken instrumenten. De ESA-sonde Mars Express bracht één van de eerste metingen uit een baan om Mars in 2004. Toen werd aanwezigheid van 10 ppbv methaan waargenomen.

Telescopen op Aarde meldden daarnaast zowel negatieve waarnemingen als voorbijgaande metingen tot ongeveer 45 ppbv. De Curiosity-rover van NASA, die sinds 2012 de Gale-krater op Mars verkent, suggereerde een achtergrondniveau van ongeveer 0,2 tot 0,7 ppbv methaan, met enkele hogere pieken. Minder lang geleden nam Mars Express nog een methaanpiek waar, één dag na één van de hoogste metingen van Curiosity.

TGO’s zoektocht naar methaan op Mars. ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: A-C Vandaele et al (2019)

De nieuwe resultaten van TGO leveren de meest gedetailleerde globale analyse tot dusver. Er werd niet meer dan van 0,05 ppbv waargenomen, wat 10 tot 100 keer minder methaan is dan gemeld werd bij alle voorgaande waarnemingen. De meest nauwkeurige waarnemingsdrempel van 0,012 ppbv werd bereikt op 3 km hoogte.

Als we rekening houden met een voorspelde levensduur van 300 jaar van een methaan-molecule op Mars (waarbij enkel met atmosferische afbraakprocessen rekening gehouden wordt), komt 0,05 ppbv overeen met een methaanuitstoot van maximaal 500 ton. Verspreid over de hele atmosfeer is dat een extreem laag cijfer.

“We hebben mooie, heel nauwkeurige gegevens die signalen van water tonen binnen het gebied waarin we verwachtten ook methaan te zien. Maar voor methaan kunnen we alleen melding maken van een bescheiden bovengrens, wat wijst op een globale afwezigheid van methaan,” zegt ACS-hoofdonderzoeker Oleg Korablov van het Instituut voor Ruimte-onderzoek van de Russische Academie voor Wetenschappen in Moskou.

“De heel precieze metingen van de TGO lijken in strijd te zijn met eerdere waarnemingen. Om de verschillende datasets te verzoenen en de snelle transitie van eerder gedetecteerde methaanpluimen naar de blijkbaar zeer lage achtergrondniveaus te verklaren moeten we een mechanisme ontdekken dat snel methaan vernietigt, vlakbij het oppervlak van de planeet.”

“De vraag naar de aanwezigheid van methaan en waar het vandaan komt gaf aanleiding tot veel debatten. Net zo interessant is de kwestie van waar het heengaat en hoe het zo snel kan verdwijnen,” zegt Håkan.

“We hebben niet alle puzzelstukken en zien dus nog niet het hele plaatje. Het is net daarom dat we daar zijn met de TGO. We maken een gedetailleerde analyse van de atmosfeer met de beste instrumenten die we hebben om beter te begrijpen hoe actief deze planeet is, of het nu biologisch of geologisch is.”

De belangrijkste methaanmetingen op Mars. ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: A-C Vandaele et al (2019)

De nauwkeurigste kaart van water vlak onder het oppervlak

Terwijl het felle debat over de aard en de aanwezigheid van methaan verder gaat, is het wel zeker dat er ooit water was op Mars. Ook zeker is dat het er nog steeds is, in de vorm van water-ijs en water-gehydrateerde mineralen. En waar er water was, was er misschien ook leven.

Om de locatie en de historiek van water op Mars beter te begrijpen brengt de neutronendetector FREND aan boord van de TGO de distributie van waterstof tot op één meter onder het oppervlak van de planeet in kaart. Waterstof is een bestanddeel van watermoleculen en wijst dus op de aanwezigheid van water. Het kan ook wijzen op water dat geabsorbeerd werd door het oppervlak of op mineralen die gevormd werden in aanwezigheid van water.

FREND zal één Mars-jaar—bijna twee Aard-jaren—nodig hebben om optimale statistische gegevens te bekomen en zo een kaart van de hoogste kwaliteit te genereren. Maar ook de eerste kaarten, gebaseerd op de gegevens van slechts een paar maanden, overtreffen nu al de resolutie van eerdere metingen.

De verspreiding van water vlak onder het oppervlak van Mars, ESA; spacecraft: ATG/medialab; data: A-C Vandaele et al (2019)

“In amper 131 dagen had het instrument al een kaart geproduceerd met een hogere resolutie dan die gebaseerd op 16 jaar aan gegevens van z’n voorganger, aan boord van NASA’s Mars Odyssey. En ze zal nóg beter worden,” zegt Igor Mitrofanov, hoofdonderzoeker van het FREND-instrument bij het Instituut voor Ruimteonderzoek van de Russische Academie voor Wetenschappen in Moskou.

Naast de permafrost in de poolgebieden die vanzelfsprekend rijk is aan water, toont de kaart ook in fijner detail lokale ‘natte’ en ‘droge’ gebieden. Ze toont ook waterrijke stoffen in de gebieden rond de evenaar. Dat kan er op wijzen dat er zich daar vandaag waterrijk permafrost bevindt, of dat de polen van de planeet zich daar in het verleden bevonden.

“De data worden steeds beter. Uiteindelijk zullen we beschikken over dé referentiegegevens om de waterrijke stoffen vlak onder het oppervlak van Mars in kaart te brengen. Dat is cruciaal voor ons begrip van de algemene evolutie van Mars en van waar al het vandaag aanwezige water zich bevindt,” voegt Igor toe. “Dat is van belang voor het wetenschappelijk onderzoek van Mars en waardevol voor de exploratie van Mars in de toekomst.”

“We konden eerder al genieten van mooie foto’s en stereo-beelden van Mars dankzij het beeldvormingssysteem van TGO. Nu zijn we zijn verheugd dat we een eerste blik op de data van de andere instrumenten kunnen delen,” besluit Håkan.

“We kijken uit naar een mooie toekomst waarin we verder zullen bijdragen aan de vele fascinerende aspecten van de Marswetenschap zoals de verspreiding van water onder de oppervlakte, de actieve oppervlakteprocessen en de mysteries van de Martiaanse atmosfeer.”

Detail van een stofhoos. ESA/Roscosmos/CaSSIS, CC BY-SA 3.0 IGO

Hier de vakartikelen over de waarnemingen met de TGO.

Early observations by ExoMars Trace Gas Orbiter show no signs of methane on Mars” door O. Korablev et al. is gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Martian dust storm impact on atmospheric water and D/H observed by ExoMars Trace Gas Orbiter” door A.C. Vandaele et al. is gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Neutron Mapping of Mars with High Spatial Resolution: First Results of FREND experiment of the ExoMars Project” door I.G. Mitrofanov et al. werd aanvaard voor publicatie in Proceedings of the Russian Academy of Science, the Branch of Physical Science.

Bron: ESA.

Mars, Mars en nog eens Mars

Credit: ESA/ATG medialab

Jawel, drie keer Mars, drie korte berichtjes over de Rode Planeet.

  1. Ten eerste dat de ESA besloten heeft (een maandje terug alweer, excuséz moi) om de ExoMars rover, die ergens in maart 2021 op Mars moet landen en vervolgens rondrijden, Rosalind Franklin noemen. Als scheikundige was zij één van de ontdekkers van de structuur van DNA en da’s ook wat die rover wil gaan onderzoeken: kijken of er (overblijfselen van) bouwstenen van leven te vinden is. Hierboven zie je een impressie van Rosalind Franklin. Bron: ESA.
  2. InSight is in zicht. De ESA-Roscosmos Trace Gas Orbiter (TGO), die op 19 oktober 2016 in een baan om Mars kwam, heeft met z’n Colour and Stereo Surface Imaging System (CaSSIS) een foto weten te maken vanuit de ruimte van NASA’s InSight lander, die bezig is het binnenste van Mars te onderzoeken. Hieronder zie je die foto, waarop ook de parachute, het hitteschild en de achterzijde van de lander te zien zijn. De foto is op 2 maart j.l. gemaakt.

    Credit: ESA/Roscosmos/CaSSIS, CC BY-SA 3.0 IGO

    In de bron overigens nog meer prachtige foto’s van Mars, die met CaSSIS gemaakt zijn. Moet je echt even kijken. Bron: ESA.

  3. Dan het derde en laatste bericht over Mars, een ietwat droevig bericht: Zoals jullie weten is de Marsrover Opportunity niet meer, de stofstorm die vorig jaar geheel Mars overwoekerde heeft ‘m de das omgedaan. Tot 10 juni 2018 was ‘ie nog actief in de grote Endeavour krater in het gebied genaamd Meridiani Planum op Mars. Tussen 13 mei en die fatale datum van 10 juni heeft ‘ie welgeteld 354 foto’s gemaakt van de omgeving van de krater en daar hebben ze deze allerlaatste panoramafoto van gemaakt – dubbelklikken om de veropportuneriseren.

    Credit: NASA

    Hieronder nog een versie met labels van wat alles precies is.

    Credit: NASA

    Bron: Universe Today.

Zo, dat was ‘ie weer over Mars.

ESA en NASA willen samen werken aan een ‘Mars Sample Return Mission’

Credit: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), J. Bell (ASU), and M. Wolff (Space Science Institute)

De ruimtevaartorganisaties ESA en NASA hebben afgelopen donderdag een intentieverklaring getekend, waarin ze beiden verklaren mee te willen werken aan een ‘Mars Sample Return Mission’, een missie die bedoeld is om grondmonsters van Mars naar de aarde te brengen. Onbemande missies naar Mars zijn al heel vaak uitgevoerd, resulterend in satellieten, landers en rovers, die om en op Mars onderzoek doen. Maar zo’n ‘Mars Sample Return Mission’ is een stuk complexer en duurder, want er zijn minstens drie vluchten nodig om dit uit te voeren (ongeveer in de grafiek hieronder te zien).

credit: Caltech/JPL

De eerste daarvan staat feitelijk al gepland, als NASA’s 2020 Mars Rover naar de Rode Planeet wordt gestuurd om daar onderzoek te doen aan de bodem van Mars. Die rover zal 31 busjes met grondmonsters verzamelen. Korte tijd later, in 2021 om precies te zijn, zal ESA’s ExoMars rover naar Mars gaan om daar tot twee meter diepte te gaan boren in de grond en te kijken of er (sporen van vroeger) leven in de bodem zit. De tweede vlucht is bedoeld om een kleine rover naar Mars te brengen om de 31 busjes van de Mars Rover op te halen. Bij die kleine rover hoort een ‘Mars Ascent Vehicle’ en die moet de 31 busjes – samen gestopt in een container zo groot als een voetbal – in een baan om Mars brengen (zie de afbeelding hieronder). Vlucht #3 tenslotte moet die container ophalen en weer terug naar de aarde brengen, waar de monsters in laboratoria kunnen worden onderzocht.

credit: NASA/JPL-Caltech

Zoals gezegd gaat het om een intentie van de Europese en Amerikaanse ruimtevaartorganisaties, dus zeker is het nog niet. Er volgt nu een haalbaarheidsstudie, die in 2019 gereed zal zijn. Die zal in ieder geval worden voorgelegd aan de Europese ministers die over ruimtevaart gaan en die dan hun goedkeuring aan een definitieve missie moeten geven. Hieronder een video met een interview over de Marsmissie met David Parker, ESA’s Director of Human and Robotic Exploration op de ILA Berlin Air and Space Show.

Bron: ESA.

Nou weten we ’t officieel: Schiaparelli stortte neer door verkeerde inschatting hoogte

Impressie van de Schiaparelli lander onder de parachute tijdens de afdaling. Credit: ESA

De Schiaparelli-Marslander van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA en haar Russische partner Roscosmos stortte vorig jaar oktober op Mars neer door een softwarefout die ervoor zorgde dat de lander dacht dat hij reeds geland was, waarna hij met een snelheid van 540 kilometer per uur neerstortte op het oppervlak. Dat blijkt uit onafhankelijk onderzoek.

De conclusie van het onderzoek is dat de lander na het openen van de parachute door sterke tolbewegingen en kantelingen onbetrouwbare inschattingen heeft gemaakt met betrekking tot de hoogte van de lander boven het oppervlak. Op een gegeven moment heeft de computer zelfs berekend dat de lander onder het oppervlak van Mars was beland terwijl het in werkelijkheid op 3,7 kilometer hoogte zat. Daarom liet de lander zijn parachute en achterste hitteschild te vroeg los en vuurde het de stuwmotoren 3 tellen lang af in plaats van de standaard 30 tellen. Het resultaat is dat de lander daarna met een snelheid van 150 meter per seconde insloeg op Mars.

Afbeelding met aangegeven waar de sensoren van het hitteschild zich bevinden. Credit: ESA

De Shiaparelli-Marslander moest in oktober van 2016 landen op het oppervlak van de planeet, als deel van de ExoMars 2016 missie, waar ook de Trace gas Orbiter (TGO) sonde deel van  uitmaakte. Echter, bij de landing van het voertuig was er geen contact mee en er viel dus niet direct in te schatten of de lander een ‘nette’ landing heeft gemaakt of is neergestort. Na de landingspoging hebben de accu’s in de lander genoeg energie om de module drie tot tien dagen in leven te houden, waarin de ESA de kans heeft om communicatie met de lander te herstellen. Dit bleef echter uit. Daaropvolgend kon de ESA aan de hand van satellietfoto’s, gemaakt door NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), van voor en na de landingspoging afleiden dat de Marslander gecrasht was (zie de afbeelding hieronder). De onderzoeksresultaten sluiten aan bij wat het ESA al vermoedde dat de oorzaak was. Met de TGO is het allemaal wel goed verlopen, die kwam in de geplande baan om Mars terecht – begin 2018 komt ‘ie in z’n uiteindelijke baan terecht.

Credit: ESA/NASA

Het onderzoek werd uitgevoerd door de zogenaamde Schiaparelli Inquiry Board, een onafhankelijk onderzoekspaneel dat ook aanbevelingen moet doen over de toekomst van de Marsmissies van de European Space Agency. De inhoudelijke technische voorstellen zijn meegenomen in de onderzoekbevindingen. De Marsmissie – ExoMars 2020 genaamd – gaat nog wel gewoon door, zo werd in december al bepaald door de lidstaten van de Europese ruimtevaartorganisatie. Voor het doorzetten van de missie is 436 miljoen euro benodigd. In totaal kost de missie 1,3 miljard euro.

Het ESA tekent wel aan dat de crash ook een zonnige kant heeft. Het heeft namelijk tekortkomingen in hard- en software en modellen over parachutegedrag blootgelegd die kunnen worden verholpen bij de volgende fase van de ExoMars-missie. Deze fase was ook hoofdzakelijk bedoeld om de technologie achter de landing te verfijnen zodat de rijdende ExoMars-rover in 2020 met zijn missie om sporen van leven, in het heden of uit het verleden, kan beginnen.

Bron: Tweakers.net.

Mars, Mars en nog eens Mars

Credit: NASA

Mars kwam de laatste tijd diverse malen in nieuwsberichten voorbij drijven. Een overzicht:

  • De Europese ruimtevaartorganisatie ESA wil in 2020 samen met de Russische partner Roscosmos een rover naar Mars sturen, de ExoMars 2020 missie (zie afbeelding hierboven). Onlangs maakte de ESA bekend dat er nu twee kandidaat-landingsplaatsen zijn geselecteerd: Oxia Planum en Mawrth Vallis. Meer info over het hoe en waarom van deze plaatsen en van de missie, die de opvolger is van de ExoMars 2016 missie die vorig jaar plaatsvond, vind je in de bron: ESA.
  • Dan was daar het nieuws dat het met de van aluminium gemaakte wielen van de Marsrover Curiosity slecht gesteld is.

    Credit: NASA

    Is eigenlijk niets nieuws, maar het wordt er allemaal niet beter op. Met name het linker middelste wiel schijnt serieuze problemen te kennen. “While not unexpected, this damage is the first sign that the left middle wheel is nearing a wheel-wear milestone”, aldus de NASA onlangs in een statusrapport. Bron: NASA.

  • Dan was daar het ‘nieuws’ afgelopen zaterdag, dat de CERN bekend maakte en dat de ontdekking betrof van een antieke deeltjesversneller op Mars, yep je leest het goed, een ‘ancient particle detector detected on Mars‘. Je zou er bijna in gaan geloven, ware het niet dat je afgelopen zaterdag alle nieuws met enige argwaan moest bekijken, zoals het nieuws dat er ook bruine bonen op Mars kunnen groeien.
  • Tenslotte wil ik een video met jullie delen, die je MOET zien, een video waarin de Finse filmmaker Jan Fröjdman ons aan de hand van bewerkte beelden van NASA’s HiRISE camera aan boord van de Mars Reconnaissance Orbiter meeneemt in een adembenemende driedimensionale vlucht over de landschappen van Mars. Even op full screen zetten, luidsprekers vol aan en genieten maar! Bron: Wired.A FICTIVE FLIGHT ABOVE REAL MARS from Jan Fröjdman on Vimeo.