В июле 2020 года аэрокосмическое агентство NASA отправит на Марс новую мобильную автономную научную лабораторию. По следам «Оппортьюнити» и «Кьюриости» новый марсоход предпримет попытку найти ответы на самые интригующие вопросы. Ученые хотят узнать, имела ли Красная планета подходящие для обитания условия в прошлом и жили ли на ней хотя бы микробы.

Для решения этих загадок марсоходу 2020 года необходимо будет получить образцы бурения марсианской породы, провести их анализ и отложить их, что называется, «про запас». Астронавты будущих пилотируемых миссий на Марс смогут взять их с собой и вернуть обратно на Землю для дальнейшего анализа. В ходе последних новостей аэрокосмическое агентство NASA сообщило, что компанию марсоходу 2020 года составит часть марсианского метеорита, упавшего когда-то на Землю. Его планируется отправить обратно на Марс и использовать для калибровки нового высокоточного лазерного сканера SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman and Luminescence for Organics and Chemicals).

Агентство сообщает, что данный лазер сможет облучать даже самые крошечные частицы породы Марса, в которых потенциально могут содержаться окаменелости микроорганизмов. Но для того чтобы установка работала правило, она требует калибровочную цель.

Установленная на роботизированную руку марсохода система SHERLOC будет состоять из спектрометров, лазера, а также камеры, с помощью которых она будет производить поиск органики и минералов, которые в прошлом могли подвергаться воздействию воды, а также контакту с микробной жизнью

Как правило, для калибровки подобных лазерных установок используются частицы камней, металла или стекла, то есть образцы, являющиеся результатом сложной геологической истории. Однако в случае системы SHERLOC инженеры Лаборатории реактивного движения решили подойти к проблеме с инновационной идеей. В течение миллиардов лет Марс подвергался бомбардировке метеоритами, астероидами и кометами, которые поднимали верхние слои планеты вверх. Некоторая часть этой породы просто улетела в космос, другая же – могла попасть на другие планеты и в том числе попала на Землю в виде метеоритов. Некоторые из этих метеоритов ученые обнаружили и исследовали.

Эксперты отмечают, что эти образцы уникальны и совсем не будут похожи на ту породу, с которой придется столкнуться марсоходу в 2020 году. Тем не менее они представляют собой идеальную мишень для калибровки.

«Мы проводим исследования образцов на таком тонком уровне, что даже небольшие изменения в температуре или даже просто движение ровера по песку может потребовать от нас очередной калибровки. Изучив то, как инструмент будет видеть свою цель, мы сможем понять, как он будет видеть свою цель на марсианской поверхности», — объясняет Лютер Бигл из Лаборатории реактивного движения (JPL), являющийся главным специалистом системы SHERLOC.

Тот же инструмент марсохода «Кьюриосити» ChemCam (Chemistry and Camera) использует метод лазерной оптико-эмиссионной спектрометрии для определения состава породы и почвы, которые он собирает. Марсоход «Оппортьюнити», в свою очередь, использует компактный спектрометр теплового излучения (Mini-TES), который позволяет ему определять интересные образцы и их состав с расстояния.

Рохит Бартия, один из членов команды миссии «Марс 2020» держит кусочек марсианского метеорита, который отправится домой

Система SHERLOC в этом плане уникальна и станет первым научным инструментом на Марсе, который будет использовать технологию рамановской и флуоресцентной спектроскопии. Особенность первой состоит в облучении исследуемого материала видимым, ближним инфракрасным или ближним ультрафиолетовым излучением, а также исследовании того, как на это реагируют фотоны. В зависимости от того, как будут изменяться энергетические уровни (снижаться или, наоборот, повышаться), можно определить наличие в исследуемом образце тех или иных химических элементов.

Флуоресцентная спектроскопия опирается на использование ультрафиолетовых лазеров, которые возбуждают находящиеся в углеродных соединениях электроны и тем самым вызывают их свечение, указывая на наличие жизни (то есть биосигнатур). Кроме того, SHERLOC будет вести фотосъемку образцов камней и породы, которые он будет изучать, что позволит научной команде составить карту химических сигнатур, которые будут обнаружены на поверхности Марса.

Для этих целей научной команде SHERLOC потребуется контрольный образец. Причем достаточно прочный образец, способный выдержать интенсивные вибрации в ходе запуска марсохода с Земли и посадки его на Красную планету. Помимо этого, необходимо, чтобы этот образец содержал правильные химические элементы для калибровки чувствительности SHERLOC на наличие биосигнатур. К радости инженеров и ученых из JPL, на помощь пришли Космический центр Джонсона, а также лондонский Музей естествознания, предоставившие образец метеорита Sayh al Uhaymir 008 (или сокращенно SaU008).

Этот метеорит был обнаружен в Омане в 1999 году и оказался прочнее других метеоритов. Его можно было разрезать на несколько частей. Таким образом, SaU008 станет первым марсианским метеоритом, который поможет ученым найти признаки жизни на этой планете. Хотя технически он не будет первым метеоритом, который хоть и частично, но вернется обратно на свою родную планету.

Кусочек метеорита с Марса, помещенный внутрь камеры отчистки внешних слоев от любых органических веществ

Эта честь принадлежит метеориту Zagami, обнаруженному в Нигерии в 1962 году. Его часть была отправлена обратно к Марсу на борту космического аппарата Mars Global Surveyor (MGS) в 1999 году. Эта миссия завершилась в 2007 году, поэтому кусочек метеорита по-прежнему плавает где-то на орбите Красной планеты.

В дополнение к системе SHERLOC команда проекта «Марс 2020» собирается использовать научный инструмент SuperCam, с помощью которого тоже будет производиться исследование марсианской породы. Вместе с частью метеорита SaU008 на Марс также будут отправлены образцы некоторых продвинутых материалов. Помимо того, что они также будут использоваться для калибровки SHERLOC, эти материалы планируется проверить на устойчивость к марсианской погоде и радиации. Если они окажутся достаточно крепкими для того, чтобы пережить марсианские условия, то в будущем их могут использовать для производства космических скафандров, перчаток и шлемов.

«Научный инструмент SHERLOC – это одновременно ценная возможность лучше подготовиться к пилотируемым полетам и провести фундаментальные научные исследования марсианской поверхности. Он позволит нам проверить материалы, которые смогут защитить будущих астронавтов, которые отправятся на Марс», — комментирует Марк Фрайс, еще один инженер системы SHERLOC, а также куратор отдела по исследованию внеземных материалов в Космическом центре Джонсона.

С каждой новой роботизированной миссией на Марс, NASA, как и другие космические агентства, приближаются ко дню, когда люди смогут высадиться на Красную планету.