InSight:τι θα μπορούσε να βρει η αποστολή της NASA στον Άρη μέσα στον Κόκκινο Πλανήτη

Προηγούμενες αποστολές στον Άρη ήταν προκατειλημμένες ως προς το τι συμβαίνει στην επιφάνεια. Αυτό δεν αποτελεί έκπληξη δεδομένου του μενού των θαυμάτων που προσφέρονται, όπως οι σαρωτικοί αμμόλοφοι, τα ψηλά ηφαίστεια και τα γαλάζια ηλιοβασιλέματα που σπινθηρίζουν. Γνωρίζουμε τώρα την εξωτερική πρόσοψη του Άρη τόσο καλά που έχουμε έναν καλύτερο χάρτη της επιφάνειας του Άρη από ό,τι για τον πυθμένα του ωκεανού εδώ στη Γη. Ωστόσο, είναι τα βαθύτερα στρώματα ενός πλανήτη που τον κάνουν να ξεχωρίζει, και σχετικά λίγα είναι γνωστά για το εσωτερικό του Κόκκινου Πλανήτη.

Τώρα, όλα πρόκειται να αλλάξουν χάρη σε μια αποστολή που ήταν πολύ καιρό στον προγραμματισμό. «Προτάθηκε για πρώτη φορά πριν από 25 χρόνια», λέει η Dr Suzanne Smrekar από το Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA στην Καλιφόρνια. «Είμαστε ενθουσιασμένοι που επιτέλους το κάνουμε αυτό». Ο Smrekar είναι ο αναπληρωτής κύριος ερευνητής για την αποστολή InSight. Εκτοξεύτηκε τον Μάιο με πύραυλο Atlas V-401 από την αεροπορική βάση Vandenberg στην Καλιφόρνια και αυτή τη στιγμή βρίσκεται καθ' οδόν προς τον Κόκκινο Πλανήτη. Λόγω της προσγείωσης στον Άρη στις 26 Νοεμβρίου, κοντά στο υπάρχον ρόβερ Curiosity της NASA, θα περάσει τουλάχιστον ένα Αρειανό έτος (σχεδόν δύο γήινα χρόνια) ερευνώντας βαθιά κάτω από την περίφημη κατακόκκινη βρωμιά.

Ο στόχος του InSight είναι να δώσει στο εσωτερικό του Άρη το πλανητικό ισοδύναμο ενός πλήρους ελέγχου υγείας του σώματος. Θα πάρει τον «παλμό» του παρακολουθώντας προσεκτικά τη σεισμική δραστηριότητα (αλλιώς γνωστή ως «Marsquakes») και θα καταγράψει τη θερμοκρασία του παρακολουθώντας τη ροή θερμότητας κάτω από την επιφάνεια του πλανήτη. Αυτό θα μας βοηθήσει να καταλάβουμε πώς σχηματίστηκαν αρχικά οι βραχώδεις πλανήτες, όπως η Γη και ο Άρης.

Στη Γη, οι περισσότερες από αυτές τις ενδείξεις έχουν διαγραφεί λόγω της δράσης των τεκτονικών πλακών μας για δισεκατομμύρια χρόνια. Ενώ η σεισμική δραστηριότητα έχει μετρηθεί στη Σελήνη, χάρη στα όργανα που άφησαν οι αστροναύτες του Απόλλωνα, είναι ένας πολύ μικρότερος κόσμος και σχηματίστηκε με διαφορετικό τρόπο από τους τέσσερις βραχώδεις πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος. Ο Άρης θα μπορούσε να κρατά μυστικά για το πώς ήμασταν εδώ αρχικά και το InSight ελπίζει να τα βρει. "Ο Άρης είναι το τέλειο μέρος για να μάθουμε για το σχηματισμό και την εξέλιξη των επίγειων πλανητών", λέει ο Smrekar.

Touchdown στον Άρη

Το ίδιο το προσεδάφιο βασίζεται στον ανιχνευτή Phoenix της NASA που έπεσε κοντά στον βόρειο πόλο του Άρη τον Μάιο του 2008. Ακολουθώντας στενά ένα προηγούμενο σχέδιο, οι επιστήμονες της αποστολής έχουν διατηρήσει το κόστος χαμηλό. Δεδομένου ότι το InSight θα χτυπήσει αρχικά την ατμόσφαιρα του Άρη με πάνω από 10.000 χιλιόμετρα την ώρα, το σκάφος έχει ένα εξωτερικό κέλυφος που θα προστατεύει τον ευαίσθητο εξοπλισμό από τη θερμότητα που παράγεται από την τριβή με την λεπτή ατμόσφαιρα του Άρη. Στη συνέχεια, ένα αλεξίπτωτο θα αναπτυχθεί για να χαμηλώσει το InSight στο κάτω μισό της ατμόσφαιρας του Άρη και, στη συνέχεια, πύραυλοι θα εκτοξευτούν όταν είναι 100 μέτρα πάνω από την επιφάνεια για να το εναποθέσουν απαλά στον Κόκκινο Πλανήτη.

Αν και η προσγείωση του Phoenix πήγε ομαλά, αυτό δεν αποτελεί εγγύηση για μια βόλτα χωρίς λόξυγγα αυτή τη φορά - η προσγείωση οτιδήποτε στον Άρη είναι μια διαβόητη δύσκολη υπόθεση. «Το ένα τρίτο των προηγούμενων αποστολών στον Άρη ήταν ανεπιτυχείς», λέει ο Smrekar. Ωστόσο, είναι σίγουρη ότι το καλά δοκιμασμένο σύστημά τους έχει 99 τοις εκατό πιθανότητες να κολλήσει την προσγείωση εντός της καθορισμένης ζώνης προσγείωσης πλάτους 130 χιλιομέτρων σε μια επίπεδη πεδιάδα γνωστή ως Elysium Planitia. Δεκαέξι λεπτά μετά την προσγείωση, η σκόνη του Άρη θα έχει κατακαθίσει και μετά οι ηλιακές συστοιχίες του InSight θα στροβιλιστούν σε δράση για να ξεδιπλωθούν και να φορτιστούν τα ηλιακά πάνελ του. Στη συνέχεια, η αποστολή ξεκινά σοβαρά.

Το Elysium Planitia επιλέχθηκε επειδή σημειώνει τόσα πολλά κουτάκια. «Πρώτα υπήρχαν οι μηχανικοί περιορισμοί», λέει ο Smrekar. Το σημείο προσγείωσης έπρεπε να είναι λιγότερο από δύο χιλιόμετρα πάνω από την «στάθμη της θάλασσας» του Άρη, έτσι ώστε ο ανιχνευτής να ταξίδεψε μέσα από αρκετή ατμόσφαιρα για να τον επιβραδύνει. Εξίσου ήθελαν έναν ευρύ, ανοιχτό χώρο χωρίς μεγάλους βράχους και άλλα πιθανά εμπόδια. Έπρεπε επίσης να βρίσκεται κοντά στον ισημερινό του Άρη, ώστε ο ανιχνευτής να μπορεί να κολυμπήσει σε αρκετό ηλιακό φως για να παραμείνει ενεργός για τουλάχιστον ένα Αρειανό έτος (687 γήινες ημέρες) – η ελάχιστη προβλεπόμενη διάρκεια της αποστολής, λέει ο Smrekar.

Ωστόσο, προειδοποιεί να μην περιμένουμε τις εκπληκτικές φωτογραφίες των σαρωτικών τοπίων του Άρη που έχουμε συνηθίσει με αποστολές όπως το Spirit, το Opportunity και το Curiosity, επειδή οι επιστήμονες της αποστολής του InSight ενδιαφέρονται για το τι βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια του πλανήτη και όχι για το τι υπάρχει σε αυτόν. «Είναι μια επίπεδη, βαρετή τοποθεσία», λέει ο Smrekar. "Υπήρχαν μόνο μερικές τοποθεσίες που πληρούσαν όλους αυτούς τους περιορισμούς."

Δοκιμή, δοκιμή

Ένα από τα βασικά όργανα επί του σκάφους είναι ένα σεισμόμετρο (γνωστό ως SEIS) για τη μέτρηση των δονήσεων από βαθιά μέσα στα έγκατα του Άρη. Για τον Δρ Neil Bowles, από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, είναι το πιο συναρπαστικό μέρος της αποστολής. Αυτό που περιμένει περισσότερο, λέει, είναι «η πρώτη αδιαμφισβήτητη ανίχνευση ενός Marsquake». Ένα από τα προσεδάφια Viking της δεκαετίας του 1970 έφερε όντως σεισμόμετρο, αλλά, το σημαντικότερο, δεν τέθηκε σε άμεση επαφή με την επιφάνεια του Άρη. Σύμφωνα με τον Bowles, αυτό σήμαινε ότι τυχόν δονήσεις γίνονταν αισθητές στα πόδια του προσεδάφισης και επομένως ήταν δύσκολο να μετρηθούν με ακρίβεια. Ήταν πιο κατάλληλο για την αίσθηση των τρομερών αρειανών ανέμων, αλλά όχι για την ανάληψη υπόγειων δονήσεων.

Αυτή τη φορά το σεισμόμετρο του InSight θα τοποθετηθεί σε άμεση επαφή με το έδαφος και θα καλυφθεί με μια θερμική ασπίδα για να το προστατεύει τόσο από τον άνεμο όσο και από τις άγριες ταλαντευόμενες θερμοκρασίες του Άρη. Είναι τόσο ευαίσθητο που μπορεί να δεχτεί κραδασμούς μικρότερους σε μέγεθος από το πλάτος ενός ατόμου υδρογόνου. Αυτό είναι υπεραρκετό για να ανιχνευθεί επίσης η ενδεικτική πρόσκρουση μετεωριτών στο έδαφος του Άρη.

Το SEIS έχει ήδη ενεργοποιηθεί στο ταξίδι στον Άρη για να δοκιμάσει τα ευαίσθητα όργανά του στο σκληρό περιβάλλον του διαστήματος, αλλά τα πρώτα πλήρη σεισμικά δεδομένα θα αρχίσουν να επιστρέφουν στη Γη στις αρχές του 2019, μερικούς μήνες μετά την προσγείωση του ανιχνευτή. «Ό,τι κι αν βρούμε θα είναι ενδιαφέρον και συναρπαστικό αμέσως, καθώς τόσα λίγα είναι γνωστά για το τι συμβαίνει εκεί κάτω», λέει ο Μπόουλς.

Έχουν περάσει πάνω από 130 χρόνια από τότε που έγιναν παρόμοιες μετρήσεις για τους σεισμούς εδώ στη Γη και οι γνώσεις μας για το εσωτερικό του πλανήτη μας αλλάζουν έκτοτε. «Από τον τρόπο με τον οποίο οι δονήσεις αντανακλώνται και διαθλώνται μέσα στη Γη, μάθαμε για την εσωτερική της δομή», λέει ο Bowles. Χωρίς να ταξιδέψουμε ποτέ προς τα κάτω μέσα στον πλανήτη μας, γνωρίζουμε ότι έχει έναν συμπαγή σιδερένιο εσωτερικό πυρήνα εγκλεισμένο σε έναν υγρό εξωτερικό πυρήνα, ο οποίος με τη σειρά του κάθεται κάτω από τον μανδύα και στη συνέχεια τον φλοιό. Το InSight μπορεί να φέρει το ίδιο επίπεδο γνώσης για τον Άρη και με αυτόν τον τρόπο να ρίξει φως σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του Άρη:τι συνέβη στο μαγνητικό του πεδίο.

Εργασίες πεδίου

Το μαγνητικό πεδίο της Γης δημιουργείται από την κίνηση του υλικού στον υγρό εξωτερικό πυρήνα καθώς ο πλανήτης περιστρέφεται. Υπάρχουν σημαντικές ενδείξεις ότι ο Άρης κάποτε είχε επίσης ένα παγκόσμιο μαγνητικό πεδίο, αλλά τώρα το μόνο που απομένει είναι ελάχιστα κομμάτια εντοπισμένου μαγνητισμού διάσπαρτα εδώ κι εκεί.

Θα μπορούσε να είναι ότι, καθώς ο Άρης είναι ένας μικρότερος πλανήτης, δεν υπήρχε αρκετό υλικό που συνθλίβεται στον πυρήνα για να τον διατηρήσει σε υγρή μορφή. Εάν στερεοποιούνταν, δεν θα υπήρχε πλέον κίνηση, άρα το μαγνητικό πεδίο θα είχε σβήσει. Τα μαγνητικά πεδία προστατεύουν τους πλανήτες από τον ηλιακό άνεμο, ο οποίος είναι ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων που εκτοξεύονται από τον Ήλιο. Μόλις ο Άρης δεν είχε μαγνητικό πεδίο, ο ηλιακός άνεμος μπόρεσε να ρίξει μακριά την ατμόσφαιρα του πλανήτη.

Διαβάστε περισσότερα:

• Τι θα μας πει το InSight της NASA για τον Άρη – Bruce Banerdt
• Το πείραμα σκέψης:Τι θα έκανε στο σώμα μου η ζωή στον Άρη;

Ελπίζεται ότι το InSight μπορεί να χρησιμοποιήσει τον τρόπο με τον οποίο οι δονήσεις ταξιδεύουν στον Άρη για να προσδιορίσει εάν κάποιος από τον πυρήνα του είναι ακόμα υγρός. Η κατανόηση της σχέσης μεταξύ του πυρήνα και του μαγνητικού πεδίου του Άρη θα μπορούσε να αποδειχθεί κρίσιμη εάν θέλουμε να στέλνουμε τακτικά αστροναύτες στον Άρη και να τους προστατεύουμε από την σκληρή ακτινοβολία που παράγεται από τον Ήλιο και τα υπόλοιπα αστέρια στον Γαλαξία μας.

Το InSight μπορεί επίσης να αποκαλύψει υποεπιφανειακές δεξαμενές νερού, που διατηρούνται ως υγρό από τη θερμότητα που αναδύεται από τον πυρήνα. Ίσως είναι το μόνο μέρος στον Άρη όπου το αρχαίο νερό του μπόρεσε να επιβιώσει σε υγρή μορφή. Εάν η ζωή ξεκίνησε στον Άρη στο πιο εύκρατο παρελθόν του, μπορεί απλώς να παραμένει προσκολλημένος σε αυτές τις υπόγειες θάλασσες. Το διακύβευμα είναι υψηλό.

Καυτό θέμα

Αν το SEIS είναι το ισοδύναμο με το στηθοσκόπιο ενός γιατρού, το να ακούς την καρδιά του πλανήτη που χτυπά, ο ανιχνευτής ροής θερμότητας και φυσικών ιδιοτήτων (γνωστός ως HP3) είναι σαν να βάζεις ένα θερμόμετρο κάτω από τη γλώσσα του Άρη. Ο Smrekar το περιγράφει ως «καρφί που αυτοσφυρηλατείται». Το όλο πείραμα ζυγίζει μόνο τρία κιλά και θα στείλει πίσω λίγο περισσότερα από 40 megabyte δεδομένων κατά τη διάρκεια της αποστολής – περίπου όσο ένα βίντεο YouTube χαμηλής ποιότητας.

Σαν τυφλοπόντικας, θα τρυπώσει στο έδαφος του Άρη σε βάθος πέντε μέτρων – πολύ πιο βαθιά από κάθε ανιχνευτή του Άρη πριν από αυτόν. Σύμφωνα με τον Smrekar, αυτό είναι αρκετά βαθύ για να ξεφύγουμε από τυχόν διακυμάνσεις της θερμοκρασίας της επιφάνειας λόγω της ημέρας και της νύχτας ή των εποχών αιώρησης του Άρη. Κάθε 50 εκατοστά, ο ανιχνευτής θα εκπέμψει έναν παλμό θερμότητας και θα μετρήσει πώς αυτός ο παλμός διαχέεται στην υποεπιφάνεια του Άρη. Όσο πιο γρήγορα ξεθωριάζει, τόσο καλύτερα το περιβάλλον υλικό μεταφέρει τη θερμότητα – ένας σίγουρος τρόπος για να μάθετε από τι αποτελείται.

Το HP3 βρίσκεται επίσης στο κυνήγι για ενδείξεις θερμότητας που παράγεται από τη ραδιενεργή διάσπαση. Στοιχεία όπως το ουράνιο, το θόριο και το κάλιο διασπώνται αυθόρμητα για μεγάλες περιόδους σε ελαφρύτερα στοιχεία, απελευθερώνοντας ενέργεια στην πορεία. Πιστεύεται ότι ο Άρης και η Γη σχηματίστηκαν με παρόμοιο τρόπο από «πλανητικά δομικά στοιχεία που συντρίβονται μεταξύ τους και λιώνουν», λέει ο Smrekar. Εάν οι δύο πλανήτες σχηματίστηκαν από το ίδιο υλικό, τότε θα πρέπει να περιμένουμε παρόμοια θερμική υπογραφή καθώς αυτά τα υλικά υφίστανται ραδιενεργό διάσπαση. "Το InSight θα μας πει εάν η θερμότητα που βγαίνει από τον Άρη είναι συνεπής με αυτήν την εικόνα", λέει ο Smrekar.

Αυτό αφήνει το πείραμα περιστροφής και εσωτερικής δομής (RISE), το οποίο μετρά το ιατρικό ισοδύναμο των αντανακλαστικών του πλανήτη. Καθώς ο Άρης περιφέρεται γύρω από τον Ήλιο, ταλαντεύεται γύρω από τον άξονά του όπως και η Γη. Το πώς ακριβώς ταλαντεύεται εξαρτάται από το τι συμβαίνει στο κέντρο του Άρη. Μπορείτε να το δοκιμάσετε μόνοι σας συγκρίνοντας πώς ένα ωμό αυγό περιστρέφεται σε σύγκριση με ένα βραστό. Ένας μερικώς υγρός αρειανός πυρήνας θα οδηγούσε σε διαφορετική ταλάντευση σε σύγκριση με έναν στερεό πυρήνα.

Έτσι, οι μετρήσεις από το RISE θα συμπληρώσουν αυτές από το SEIS προκειμένου να ρίξουν φως στο αίνιγμα του γιατί το μαγνητικό πεδίο του Άρη έκλεισε. Το όργανο θα παρακολουθεί με ακρίβεια τη θέση του InSight στο διάστημα κάθε μέρα της αποστολής στέλνοντας ένα σήμα από τη Γη και αντανακλώντας το πίσω στο σπίτι από το RISE. Οι αλλαγές στη θέση και την ταχύτητα του Άρη θα αφήσουν ενδεικτικές αλλαγές στη συχνότητα του σήματος, ακριβώς όπως αλλάζει ο τόνος μιας σειρήνας ασθενοφόρου καθώς περνάει από δίπλα σας.

Εάν όλα πάνε σύμφωνα με το σχέδιο και όλα αυτά τα πειράματα λειτουργήσουν όπως προβλέπεται, θα λάβουμε επιτέλους κρίσιμες πληροφορίες για το πιο ανεξερεύνητο μέρος του πιο εξερευνημένου πλανήτη στο Ηλιακό Σύστημα.

Αυτό είναι απόσπασμα από το τεύχος 329 του BBC Focus περιοδικό.

Εγγραφή και παραλάβετε το πλήρες άρθρο στην πόρτα σας ή κατεβάστε το BBC Focus εφαρμογή για να το διαβάσετε στο smartphone ή το tablet σας. Μάθετε περισσότερα

Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard