Mars är på väg att få en ny ström av väderrapporter, När NASA:s Perseverance-rover landar den 18 februari, 2021. När den genomsöker Jezero-kratern efter tecken på forntida mikrobiellt liv, Perseverance kommer att samla in de första planetariska proverna för att återvända till jorden genom ett framtida uppdrag. Men rovern kommer också att tillhandahålla viktiga atmosfäriska data som kommer att hjälpa framtida astronauter till den röda planeten att överleva i en värld utan syre som kan andas, minusgrader, planetvida dammstormar, och intensiv strålning från solen.

Instrumentet bakom väderdata kallas MEDA – en förkortning för Mars Environmental Dynamics Analyzer. En del av målet är att samla grunderna:temperatur, vindhastighet och riktning, tryck, och relativ fuktighet. Modeller av temperaturen vid Perseverances landningsplats sträcker sig från i genomsnitt minus 126 grader Fahrenheit (minus 88 grader Celsius) på natten till ungefär minus 9 grader Fahrenheit (minus 23 grader Celsius) på eftermiddagen.

Tillsammans med väderinstrument ombord på NASA:s Curiosity-rover och InSight-lander, de tre rymdfarkosterna kommer att skapa "det första meteorologiska nätverket på en annan planet, " sa Jose Antonio Rodriguez-Manfredi, MEDA huvudutredare vid Centro de Astrobiología (CAB) vid Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial i Madrid, Spanien.

Men en viktig skillnad mellan MEDA och dess föregångare är att det också kommer att mäta mängden, form, och storleken på dammpartiklar i Mars atmosfär. Damm är en stor faktor för alla ytuppdrag på Mars. Det kommer över allt, inklusive rymdfarkoster och eventuella solpaneler de kan ha. Det driver också kemiska processer både på ytan och i atmosfären, och det påverkar temperatur och väder. Perseverance-teamet vill lära sig mer om dessa interaktioner; att göra det kommer att hjälpa teamet att planera operationer för Ingenuity Mars-helikoptern också.

"Att förstå marsdamm är mycket viktigt för det här uppdraget, " sa Rodriguez-Manfredi. "De där fina dammkornen lyfter från ytan och täcker hela planeten. Vi vet inte hur vindar från mars och temperaturförändringar kan orsaka dessa globala dammstormar, men detta kommer att vara viktig information för framtida uppdrag."

Även om dessa stormar inte blåser med den kraft du ser i filmer (Mars atmosfär är för tunn för det), de kan skapa en tjock filt av damm. En global dammstorm sommaren 2018 avslutade uppdraget för NASA:s mest rutinerade rover, den soldrivna möjligheten, efter nästan 15 års verksamhet.

Även under lugna dagar, damm på Mars är genomgående – och invasivt.

MEDA kommer att kunna mäta detaljerna i den dagliga dammcykeln:"Vi vet att atmosfären i huvudsak rör upp dammet vid middagstid. Sedan på natten, när temperaturen sjunker, atmosfären stabiliseras och det blir mindre damm, sa Manuel de la Torre Juarez, MEDA:s biträdande huvudutredare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. "Vi vill veta mer eftersom våra uppdrag till Mars blir större, dammöverväganden kan också bli mer relevanta."

Apollo-astronauter fann måndamm vara en allmän olägenhet, komma in i hjälmringar, hålla sig till rymddräkter, och påverkar rymddräkternas kylsystem. Apollo-uppdragen på månen varade bara några dagar. Mänskliga uppdrag till Mars kommer sannolikt att vara mycket längre, så nya data om dagliga dammcykler kommer att gynna uppdragsplanerare såväl som rymdfarkoster och rymddräkter.

Kallt och molnigt med mycket strålning

Luftburet damm påverkar till och med mängden solstrålning som bombarderar Mars yta. På jorden, vår atmosfär, tillsammans med vår planets magnetfält, skyddar oss från strålning. Men det finns inget globalt magnetfält på Mars, och dess atmosfär är bara 1 % av jordens densitet. Så att mäta damm och strålning går hand i hand, speciellt för design av rymddräkter.

"Strålning är förmodligen det mest extrema tillståndet för astronauterna, " sade Rodriguez-Manfredi. "Dräkterna som skyddar astronauterna från denna strålning kommer att vara avgörande."

För detta ändamål, MEDAs SkyCam kommer att fotografera och göra videor av himlen och molnen samtidigt som den övervakar himlens ljusstyrka i en mängd olika våglängder för att hjälpa oss att bättre förstå strålningsmiljön på Mars.

"Vi kommer att ha vår egen kamera för att övervaka dessa moln och opaciteten - och mängden damm eller andra aerosoler i atmosfären som kan ändra intensiteten av solstrålningen, " sa Rodriguez-Manfredi. "Vi kommer att kunna se hur mängden damm i atmosfären förändras varje timme."

Informationen kommer också att gynna Perseverances sökande efter tidigare liv. Som på jorden, om liv någonsin funnits på Mars, den var troligen baserad på organiska molekyler. Solstrålning kan ändra spår av det tidigare livet i stenar, och data från MEDA kommer att hjälpa forskare att förstå dessa förändringar.

Rensa luften

MEDAs data kommer att hjälpa ett annat instrument om uthållighet:Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment (MOXIE). MOXIE kommer att demonstrera en teknik som framtida upptäcktsresande kan använda för att producera syre som kan användas för raketdrivmedel och för andning. För att enheter som MOXIE ska lyckas, uppdragsplanerare kommer att behöva mer information om vad de står inför. "Får de en ren atmosfär?" sa de la Torre Juarez. "Får de en dammig atmosfär? Kommer detta damm att i huvudsak fylla upp luftfiltren eller inte? De kanske identifierar tider på dygnet då det är bättre att köra MOXIE, kontra tillfällen då det är bättre att inte köra det."

För att ta dess mått, MEDA kommer att vakna varje timme, dag och natt, om uthållighet är strövande eller tupplur. Det kommer att skapa en nästan konstant ström av information för att fylla luckorna i vår kunskap om Mars atmosfär.

Mer om uppdraget

Ett viktigt vetenskapsmål för Perseverances uppdrag på Mars är astrobiologi, inklusive sökandet efter tecken på forntida mikrobiellt liv. Rovern kommer att karakterisera planetens geologi och tidigare klimat, bana väg för mänsklig utforskning av den röda planeten, och bli det första uppdraget att samla in och cachelagra Martian rock och regolit (bruten sten och damm).

Efterföljande uppdrag, för närvarande övervägs av NASA i samarbete med Europeiska rymdorganisationen, skulle skicka rymdfarkoster till Mars för att samla in dessa cachade prover från ytan och returnera dem till jorden för djupgående analys.

Mars 2020-uppdraget är en del av ett större program som inkluderar uppdrag till månen som ett sätt att förbereda sig för mänsklig utforskning av den röda planeten. Anklagas för att ha återvänt astronauter till månen 2024, NASA kommer att etablera en varaktig mänsklig närvaro på och runt månen 2028 genom NASA:s månutforskningsplaner Artemis.