NASA arbetar aktivt för att returnera ytprover från Mars under de närmaste åren, som de hoppas kommer att hjälpa oss att bättre förstå om det en gång existerade forntida liv på den röda planetens yta för miljarder år sedan. Men hur är det med atmosfäriska prover? Kan dessa ge forskare bättre information om Mars historia?
Detta är vad en nyligen genomförd studie som presenterades vid den 55:e Lunar and Planetary Science Conference hoppas kunna ta upp när ett team av internationella forskare undersökte betydelsen av att återvända atmosfäriska prover från Mars och hur dessa kan lära oss om bildandet och utvecklingen av den röda planeten.
Här diskuterar Universe Today denna forskning med studiens huvudförfattare, Dr Edward Young, som är professor vid institutionen för jord-, planet- och rymdvetenskap vid UCLA, och medförfattaren till studien, Dr. Timothy Swindle, som är en Professor emeritus i Lunar &Planetary Laboratory vid University of Arizona, angående motivationen bakom studien, hur atmosfäriska prover skulle erhållas, aktuella eller föreslagna uppdrag, uppföljningsstudier och om de tror att liv någonsin funnits på den röda planeten. Vad var därför motivationen för studien?
Dr Young säger till Universe Today, "Vi lär oss mycket om en planets ursprung från dess atmosfär såväl som dess stenar. I synnerhet kan isotopförhållanden för vissa grundämnen begränsa de processer som leder till planetens bildning."
Dr Swindle följer detta med:"Det finns två grundläggande typer av motivation. Den ena är att vi planerar att ta med alla dessa stenprover, och vi kommer att vara intresserade av att veta hur de har interagerat med atmosfären, men vi kan inte räkna ut det utan att känna till atmosfärens sammansättning i detalj.
"Så, vi behöver ett atmosfäriskt prov för att veta vad stenarna kan ha utbytt grundämnen och isotoper med. Men vi skulle också vilja ha ett prov av Mars atmosfär för att svara på några grundläggande frågor om processer som har inträffat eller pågår. , på Mars.
"Till exempel innehåller meteoriter från Mars instängda atmosfäriska ädelgaser, som krypton och xenon. Men det verkar som om det finns åtminstone två olika "atmosfäriska" komponenter i de meteoriterna."
För studien föreslog forskarna flera fördelar med att returnera ett atmosfäriskt prov från Mars till jorden, inklusive atmosfäriska prover som ingår i NASA Perseverance (Percy) roverprovrör, att få insikt i potentiella solceller i Mars inre, evolutionära trender i atmosfäriska sammansättningar, kvävekretslopp och källor till metan på Mars.
För Percys atmosfäriska prov, även känt som Sample No.1 "Roubion", noterar studien hur detta prov erhölls efter att Percy försökte samla ett stenkärnprov men slutade med att samla in atmosfäriska gaser istället.
Dessutom föreslår studien bristen på läckage som provröret kommer att uppleva i väntan på att det återvänder till jorden och de gaser som finns i provet är också idealiska för analys när de återvänds till jorden. Men bortsett från Percy-roverprovet, hur skulle man annars kunna få ett prov från Mars-atmosfären?
"Minst två andra idéer för att samla in ett prov av Mars atmosfär har föreslagits", säger Dr Swindle till Universe Today. "Den ena är att flyga ett rymdskepp genom Mars-atmosfären, samla ett prov när det går igenom och sedan återföra det till jorden. Det andra är att ha en provreturburk (det behöver inte vara större än ett Perseverance-rör) som har ventiler och en (Mars) luftkompressor.
"Du kan landa den på ytan av Mars, öppna ventilen till atmosfären, slå på kompressorn och få ett prov som har hundratals eller tusentals gånger så mycket Mars atmosfär som en volym som bara är förseglad utan kompression, som Perseverance har gjort och förhoppningsvis kommer att göra det igen."
Dr Swindle och Dr Young nämner båda uppdraget Sample Collection for Investigation of Mars (SCIM), som föreslogs 2002 av ett team av NASA och akademiska forskare med målet att samla in atmosfäriska prover på en höjd av 40 kilometer (25 miles) ) ovanför Mars yta och återför dem till jorden för vidare analys.
Medan SCIM valdes ut som semifinalist för 2007 års Mars Scout Program, valdes det tyvärr inte ut för vidare utveckling, och både Dr Young och Dr Swindle säger till Universe Today att det för närvarande inte planeras några atmosfäriska provuppdrag förutom Percy. roverprov.
Därför, vilka uppföljningsstudier från denna forskning pågår eller planeras för närvarande?
Dr. Swindle och Dr. Young nämner båda hur ansträngningar görs för att samla in små mängder atmosfärisk gas på grund av den lilla storleken på provrören, och Dr. Swindle säger till Universe Today, "En stor uppsättning frågor just nu är hur bra ett förseglat Perseverance-rör skulle kunna innehålla ett atmosfäriskt prov. Kan röret läcka på en hård landning
"Det har varit en del aktivitet på alla dessa frågor, och hittills har alla svaren varit bra - det ser ut som att de där Perseverance-rören kan klara sig bra, även om de egentligen inte var designade med atmosfärisk provtagning i åtanke."
Som nämnts kan syftet med att erhålla och returnera ett atmosfäriskt prov från Mars hjälpa forskare att bättre förstå bildandet och utvecklingen av den röda planeten. Medan dagens Mars är en mycket kall och torr värld med en atmosfär som är en bråkdel av jordens atmosfär, där flytande vatten inte kan existera på ytan, tillsammans med ingen aktiv vulkanism, likaså.
Men betydande bevis som erhållits från landare, rovers och orbiters under de senaste decennierna pekar på en mycket annorlunda Mars för miljarder år sedan efter att den först bildades. Detta inkluderade ett aktivt inre som producerade ett magnetiskt fält som skyddade ytan från skadlig sol- och kosmisk strålning, en mycket tjockare atmosfär som fylldes på från aktiv vulkanism och strömmande flytande vatten, vilket alla potentiellt ledde till att det fanns vissa former av liv på ytan.
Men med tanke på Mars ringa storlek (halva jorden) betyder detta att dess inre värme kyls av mycket snabbare (möjligen under miljontals år), vilket resulterar i att vulkanismen blir inaktiv och försvinnandet av magnetfältet som den inre aktiviteten drev på, det senare vilket ledde till att skadlig sol- och kosmisk strålning avlägsnade atmosfären, med ytvätskevattnet avdunstat till rymden tillsammans med det.
Tror därför Dr Young och Dr Swindle att liv någonsin har funnits på Mars, och kommer vi någonsin att hitta det?
Dr Young säger till Universe Today, "Jag vet verkligen inte. Jag tror att mikrobiellt liv någon gång i det förflutna, eller till och med nu, är en rimlig hypotes men vi har inte tillräckligt med information."
Dr. Swindle upprepar också sin osäkerhet om huruvida liv någonsin funnits på Mars, men utvecklar genom att berätta för Universe Today:"Om det inte har gjort det, varför började livet så tidigt på jorden, men började inte på Mars, som hade ett liknande klimat på den tiden, om det har funnits, hur liknar det livet på jorden eftersom jorden och Mars alltid byter stenar på grund av nedslag, är livet på jorden relaterat till livet på Mars?
"Om det har funnits kommer det att vara svårt att hitta. Men ett atmosfäriskt prov kan hjälpa. Till exempel verkar det finnas metan i Mars atmosfär. Det mesta, men inte allt, av metanet i jordens atmosfär är biologiskt och analyserande de relativa förhållandena mellan isotoper av kol eller väte är ett av de bästa sätten att ta reda på det."
