I årtionden, jordbor har skickat rymdfarkoster till Mars för att studera planetens dammiga yta och dess tunna atmosfär. Nu skickar NASA en landare till den röda planeten för att titta djupt in i dess hjärta.

Redan på lördag morgon, NASA:s InSight kommer att sprängas av från Vandenberg Air Force Base i Kalifornien. Efter en nästan sju månader lång resa, den kommer att börja undersöka det djupa inre av en närliggande värld som en gång kan ha sett mycket mer ut som vår egen.

Interiörutforskningen med hjälp av seismiska undersökningar, Geodesi och värmetransportuppdrag syftar till att förstå planetens dolda värmeflöde, dess seismiska aktivitet och arten av dess kärna. Alla dessa kan hjälpa forskare att fördjupa sig i historien och utvecklingen av vår planetariska granne.

"Även om vi har haft många uppdrag till Mars – orbiters och även landare och rovers som kryper runt på ytan – har vi aldrig haft ett uppdrag som ägnats åt att titta inuti Mars, sa Gerald Schubert, en geofysiker och planetfysiker vid UCLA som inte är involverad i uppdraget. "InSight är verkligen unikt när det gäller att utforska den interna strukturen och sammansättningen av de jordiska planeterna. Det har aldrig funnits en sådan här tidigare."

NASA har skickat seismometrar till Mars tidigare, ombord på de två Viking-landare som landade 1976. Men de fungerade inte som planerat – instrumentet på Viking 1 misslyckades, och den på Viking 2 överväldigades av vibrationer från marsvindarna. (Sista gången NASA-seismometrar framgångsrikt placerades utanför jorden var under Apollo-uppdragen till månen.)

Bruce Banerdt minns de där Viking-misslyckandena alltför väl. En doktorand i geologiska vetenskaper vid den tiden, han kände en känsla av bestörtning när det stod klart att sensorerna inte skulle producera mycket, om någon, seismologiska data.

Nu är Banerdt geofysiker vid Jet Propulsion Laboratory i La Canada Flintridge och huvudutredare för InSight. Med en ny generation av marsseismometrar redo för lansering, "Jag kan knappt sova på natten, Jag är så exalterad, sade han. Det har varit en så lång väg.

Rovers, landare och kretsande rymdfarkoster har hittat bevis på sjöar, floder, vulkaner och livsvänliga kemiska kombinationer på Mars. Seismologi tillåter forskare att skymta de interna intriger som ledde till dessa funktioner.

"Med seismologi, vi kan i princip sätta ihop en 3D-karta över planetens insida, ", sa Banerdt. "Från det kan vi börja förstå hur planeten bildades, hur det fungerar."

För miljarder år sedan, forskare tror, Mars såg mycket mer ut som jorden:Den hade vattensjöar och kanske till och med ett grunt hav under pösiga moln som flöt i en tjock atmosfär. Tester gjorda av Curiosity-rovern har visat att mikrobiellt liv teoretiskt kunde ha funnits i en miljö som denna.

Sedan svalnade planetens inre och Mars förlorade det mesta av sin atmosfär. Utan det, vattnet avdunstade och ytan blev rostig, dammiga vidder vi ser idag.

Att studera Mars interna dynamik kommer att hjälpa forskare att lära sig varför den utvecklades som den gjorde, sa Banerdt.

Till exempel, Jorden har ett skyddande magnetfält som hindrar vår atmosfär från att skalas bort av solvinden och kosmiska strålar. Det fältet drivs av rörelsen av smält metall i jordens kärna.

Mars verkar ha förlorat sin magnetiska sköld tidigt i sin historia, och planetens atmosfär idag är ungefär 100 gånger tunnare än jordens. Att studera Mars kärna kan hjälpa forskare att förstå varför Mars öde skilde sig från vårt eget.

På en stenig planet som Mars, värmen som kommer från kärnan produceras av radioaktiva grundämnen, sa Sue Smrekar, en JPL-geofysiker och InSights biträdande huvudutredare. Den värmen skulle ha drivit vulkaner från mars och andra geofysiska reaktioner, i slutändan producerar planetens atmosfär och åtminstone en del av dess flytande vatten.

Att veta saker som var atmosfären kom ifrån, vad som fanns i den och hur länge den varade kunde hjälpa forskare att uppskatta hur länge Mars var värd för livsvänliga miljöer. Och att känna till koncentrationerna av radiogena element inuti Mars kommer att hjälpa forskare att ta reda på hur mycket energi som fanns tillgänglig för att driva all denna aktivitet, sa Smrekar.

"Det hjälper oss att bättre förstå planetens ursprungliga byggstenar, " Hon sa.

När InSight landar på Mars i slutet av november, det kommer att fungera som en solpanelsläkare, använder sina tre huvudinstrument för att ta planetens temperatur, kontrollera dess reflexer och utför ett sonogram.

Farkosten kommer att placera en seismometer på planetens yta och sedan täcka den med en skyddande sköld för att dämpa vinden och termiskt "brus" på ytan. Den här seismometern kommer att lyssna efter marsbävningar – Mars-versionen av jordbävningar – såväl som meteoritnedslag.

Båda producerar seismiska vågor som förändras på olika sätt när de passerar genom planetens materiallager. Ju längre bort dessa störningar kommer desto bättre, eftersom vågorna kommer att passera genom mer material innan de når seismometern. Att studera de subtila modifieringarna av dessa vågor kommer att avslöja en tydligare bild av planetens innehåll.

InSight kommer också att distribuera en värmeflödessond för att få en bättre känsla av planetens inre temperatur, hamra den cirka 16 fot djupt för att undvika påverkan av dag-nattsvängningarna på ytan. Förändringarna som den upptäcker borde hjälpa forskare att avgöra hur varmt Mars inre är.

Till sist, rymdfarkosten kommer att mäta förskjutningen i radiosignaler mellan den och jorden för att se hur mycket Marss nordpol vinglar när planeten kretsar runt solen. Den wobblingens storlek och frekvens kan ge tips om diametern och densiteten hos planetens kärna.

Medan forskare har gjort kvalificerade gissningar om hur Mars interiör ser ut, de vet fortfarande inte säkert vad de kommer att hitta, sa Sean Solomon, en seismolog och planetforskare vid Columbia University som var huvudutredare för NASA:s 2011 MESSENGER-uppdrag till Merkurius.

"Mycket av det vi förstår om seismiska uppgifter från jorden kanske inte gäller när vi går till en annan planetkropp, sade Salomo, som inte är involverad i InSight.

Det är en bra sak, säger forskare.

Var och en av de steniga planeterna i vårt solsystem - särskilt Venus, Jorden och Mars - är gjorda av ungefär samma material och bildade i ungefär samma solmiljö. Men subtila skillnader i faktorer som deras storlek, sammansättning och avstånd från solen ledde till att varje planet såg väldigt annorlunda ut än sina grannar.

På det sättet, var och en fungerar som en separat körning av ett naturligt experiment som kan lära oss om planeter i allmänhet, sa Salomo.

"En dag kommer vi att skicka rymdfarkoster till närmaste stjärna med planeter, men under tiden är vi begränsade till vilka astronomiska observationer som kan göras, " sa han. "Så ju djupare vi förstår våra grannar i solsystemet, desto bättre position kommer vi att ha för att tolka vad vi kan mäta från exoplaneter."

©2018 Los Angeles Times
Distribueras av Tribune Content Agency, LLC.