Als der NASA-Rover Perseverance Mars letzten August versuchte, seine erste Gesteinskernprobe zu sammeln, stellte das Ergebnis das Missionsteam vor ein Rätsel: Das Probenröhrchen des Rovers war leer. Aber wieso?
Nicht lange danach sammelte Perseverance erfolgreich eine Probe in der Größe eines Kreidestücks von einem anderen Gestein. Das Team kam zu dem Schluss, dass der erste Stein, den sie ausgewählt hatten, so brüchig war, dass der Schlagbohrer des Rovers ihn wahrscheinlich pulverisiert hatte.
Aber Ingenieure des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, das die Mission leitet, wollen verstehen, warum diese erste Probe mit dem Spitznamen „Roubion“ zu Staub zerfiel. Die Wissenschaftler und Ingenieure der Mission hatten vor dem Start umfangreiche Testkampagnen mit Dutzenden von Gesteinsarten durchgeführt, aber sie hatten keine Reaktion genau wie Roubion gesehen. Also wurde eine neue Testkampagne gestartet – eine, die eine Exkursion, ein Duplikat des Bohrers von Perseverance und das einzigartige Simulationslabor für extraterrestrische Materialien des JPL beinhalten würde.
Erinnerung an Rubion
Die Wiederherstellung der einzigartigen physikalischen Eigenschaften von Roubion wäre der Schlüssel zur Testkampagne.
„Von den Felsen, die wir gesehen haben, hatte Roubion die meisten Beweise für eine Wechselwirkung mit Wasser“, sagte Ken Farley von Caltech, Projektwissenschaftler von Perseverance. „Deshalb ist es auseinandergefallen.“
Holen Sie sich mit dem Mars Report das Neueste über den Rest der Marsflotte der NASA. Der neue Teil konzentriert sich auf den jüngsten Staubsturm des Roten Planeten. Sehen Sie sich an, wie die Orbiter der Agentur den InSight-Lander unterstützten, als seine Leistung während des Januar-Ereignisses einbrach. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Durch Wasser veränderte Gesteine können anfälliger für das Auseinanderfallen sein; Sie sind auch für die Wissenschaftler von Perseverance sehr wertvoll. Wasser ist einer der Schlüssel zum Leben – zumindest auf der Erde – weshalb Perseverance den Krater Jezero erforscht. Vor Milliarden von Jahren enthielt Jezero einen von einem Fluss gespeisten See, was ihn zu einem idealen Ort macht, um heute nach Anzeichen von uraltem mikroskopischem Leben zu suchen. Beharrlichkeit sammelt Proben, die zukünftige Missionen zur Erde zurückbringen könnten, um sie in Labors mit leistungsstarken Geräten zu untersuchen, die zu groß sind, um zum Mars geschickt zu werden.
Exkursion
Um Roubion-Vertreter zu finden, wurde einer Handvoll Rover-Teammitgliedern die Erlaubnis erteilt, im Santa Margarita Ecological Reserve, zwei Autostunden vom JPL entfernt, Steine zu jagen. Das Team suchte nach Gestein, das einen geologischen Sweet Spot ausfüllte: Verwittert genug, um Roubion-ähnlich zu sein, aber nicht so zerbrechlich, dass es bei der geringsten Berührung auseinanderfallen würde. Schließlich wählten sie ein halbes Dutzend Steine aus.
„Es war sehr körperliche Arbeit“, sagte Louise Jandura vom JPL, Chefingenieurin für Sampling und Caching, die die Testkampagne geleitet hat. „Wir haben mit Steinhämmern und Brechstangen geschlagen. Ein paar Steine waren so groß, dass wir uns alle fünf an einer gespannten Plane festhalten mussten, um sie auf die Ladefläche unseres Lastwagens zu bekommen.“
Nächster Schritt: Testen bei JPL. Einer der Orte, an dem das passiert, ist das Extraterrestrial Materials Simulation Lab, eine Art Servicezentrum, das Materialien für Tests an anderer Stelle am JPL vorbereitet.
Ein Rock-Supermarkt
Das niedrige Gebäude liegt auf einem Hügel über dem Mars Yard. Fässer vor der Tür enthalten rötlichen Staub namens Mojave Mars Simulant, ein spezielles Rezept, um die chaotischen Bedingungen nachzubilden, unter denen Rover reisen. Steinhaufen – einige mit Bohrlöchern gespickt – sind über eine abweisende Industriesäge in der Nähe des Eingangs verstreut. Dahinter steht ein Betonbunker mit Steinbehältern, die mit Namen beschriftet sind, die für Geologen wie Mad Libs klingen: Old Dutch Pumice, China Ranch Gypsum, Bishop Tuff.
„Ich sage gerne, dass wir die Materialien handwerklich auswählen und vorbereiten“, sagte Sarah Yearicks, eine Maschinenbauingenieurin, die das Labor leitet. „Sie zu testen ist teils Herstellung und teils verrückte Wissenschaft.“
Yearicks ist einer der Leute, die die Felsen bei der Exkursion zum Santa Margarita Ecological Reserve ausgesucht haben. Für die Tests an Roubion-ähnlichen Felsen arbeitete das Team von Yearicks mit einem Baubohrer – nicht einem Kernbohrer – zusammen mit anderen Werkzeugen, während Janduras Team ein „flugähnliches“ Duplikat des Bohrers von Perseverance verwendete. Die Teams passierten die Gesteinsproben hin und her und testen sie auf unterschiedliche Weise.
Auf die Probe stellen
Janduras Team ließ ihren flugähnlichen Bohrer einige Millimeter auf einmal laufen und hielt an, um zu überprüfen, ob sich noch ein Kern bildete; Wenn es zusammengebrochen wäre, würden sie nach Variablen suchen, die die Ursache sein könnten. Zum Beispiel haben die Ingenieure die Schlagrate des Bohrers und das Gewicht, das auf seinen Bohrer gelegt wird, optimiert. Sie versuchten auch, horizontal statt vertikal in den Fels zu bohren, falls die Ansammlung von Trümmern eine Rolle spielte.
Für jede Anpassung, die sie vornahmen, würde, so schien es, eine neue Falte entstehen. Einer war, dass zerbrechliche Proben dem Schlagbohrer immer noch widerstehen können. Als Janduras Team die Schlagkraft reduzierte, um ein Pulverisieren der Probe zu vermeiden, konnte der Bohrer die Oberfläche nicht durchdringen. Aber die Wahl eines Ortes, der stärkeren Schlägen standhält, bedeutet, einen Ort zu wählen, der wahrscheinlich weniger mit Wasser interagiert.
Perseverance hat bisher sechs Proben von stark verwitterten, wasserveränderten Gesteinen entnommen, und das Team weiß, dass es zu noch viel mehr fähig ist. Aber ihre Erfahrung mit Roubion hat sie auf einige der Extreme vorbereitet, die der Mars in Zukunft auf Perseverance werfen wird. Wenn sie weitere Steine wie Roubion finden, wird das Extraterrestrial Materials Simulation Lab mit seiner Menagerie marswürdiger Materialien bereit sein.
Mehr Informationen:
Weitere Informationen zu Perseverance: mars.nasa.gov/mars2020/ und nasa.gov/perseverance