Propozycje na miejsca lądowania dla ExoMars 2018

Europejska misja ExoMars 2018 ma obejmować umieszczenie łazika oraz instalację platformy na powierzchni Marsa. Będzie to już druga misja w ramach programu ESA oraz rosyjskiej agencji kosmicznej Roskosmos. Start zaplanowano na maj 2018 roku, natomiast lądowanie na Czerwonej Planecie – na styczeń 2019.

Oxia Planum, topografia terenu. Credits: NASA/MRO/HiRISE/Oxia Planum Team/LSSWG

Poszukiwania idealnego miejsca do lądowania dla drugiej misji rozpoczęły się w grudniu 2013 roku. Wówczas naukowcy zostali zachęceni, by przedstawiać swoje kandydatury. W październiku 2014 roku Grupa Robocza ds. Selekcji Miejsca Lądowania (LSSWG) wysunęła cztery propozycje. Wszystkie zostały poddane gruntownej analizie pod kątem możliwych ograniczeń podczas lotu oraz lądowania. Wówczas decydujące pytanie brzmiało: które z zaproponowanych miejsc okaże się optymalne dla celów naukowych, którym służyć ma ExoMars?

Wskazówką może być fakt, iż głównym zadaniem łazika jest odpowiedź na inne pytanie – czy na Marsie istnieje bądź istniało życie? Dla tego celu poszukiwany jest rejon bogaty w prehistoryczne skały, w którym kiedyś dostępne były liczne pokłady wody w stanie płynnym. Łazik wyposażony jest w wiertło, które umożliwi pobranie próbek z głębokości do dwóch metrów pod powierzchnią. Próbki te mają decydujące znaczenie dla całego badania, ponieważ współczesna powierzchnia Marsa – ze względu na ekstremalne promieniowanie słoneczne i kosmiczne – stanowi raczej wrogie środowisko dla żywych organizmów. Eksploracja podłoża zwiększa szanse na odnalezienie zachowanych dowodów na istnienie życia.

Naukowcy wychodzą z założenia, że zupełnie prymitywne formy życia mogły istnieć na Marsie – przed ponad 3,6 miliarda lat, kiedy powierzchnia planety była wilgotniejsza. By lepiej zrozumieć warunki panujące na Marsie w owych czasach, należy przebadać podziemne lub świeżo odkopane złoża osadu. Na każdym z czterech potencjalnych miejsc lądowania (Aram Dorsum, Hypanis Vallis, Mawrth Vallis, Oxia Planum) znajdują się ślady dawniej występującej tam wody. Przez to prawdopodobnie są reprezentatywne dla okresu wczesnego rozwoju całej Czerwonej Planety.

Kandydaci na lądowisko dla ExoMars 2018. Preferowanym miejscem do lądowania jest region zwany Oxia Planum. Credits: ESA/CartoDB

Wszystkie z wymienionych okolic zawierają interesujące z naukowego punktu widzenia miejsca, albo bezpośrednio w punkcie lądowania, albo w promieniu maksymalnie jednego kilometra. Różnorodne cele znajdują się w odległości do 2 kilometrów – dystans, jaki łazik byłby w stanie pokonać w ciągu 218 marsjańskich dni (po 24 godziny i 37 minut).

Przy ocenie miejsc lądowania nad wyraz ważne jest to, by lądownik mógł z łatwością wejść w atmosferę, obniżyć się i wylądować. Stąd wybrany obszar musi leżeć dość nisko, aby moduł miał czas po wejściu w atmosferę na ważne operacje techniczne, otwarcie spadochronów oraz wyhamowanie. Dodatkowo należy wziąć pod uwagę oczekiwane pionowe i poziome prędkości wiatru, ponieważ moduł zbliży się do planety pod koniec sezonu burz piaskowych.

Niezwykle przydatna jest również wiedza na temat topografii terenu w strefie przeznaczonej na lądowanie. Lądownik wykorzystuje radar, by określić tempo oraz wysokość, stąd wszelkie pochyłości mogłyby istotnie wpłynąć na stopień pewności pomiaru odległości od ziemi, co przekłada się na wykorzystanie paliwa oraz przebieg samego lądowania. Należy unikać stromych stoków oraz odłamków skalnych wyższych niż 35 cm (tyle wynosi prześwit modułu). Sam łazik będzie w stanie omijać przeszkody.

Po uwzględnieniu wszystkich tych warunków oraz dodatkowych naukowych przesłanek, LSSWG poleciła Oxia Planum jako miejsce lądowania. Głównie ta okolica będzie brana pod uwagę przy dalszej ocenie pod kątem misji w 2018 roku. Oxia Planum ma być głównym punktem również wówczas, gdyby z różnych względów start przesunął się na 2020 rok. Na drugim miejscu wskazano Aram Dorsum oraz Mawrth Vallis.

Nasza dotychczasowa ocena pokazuje, że Oxia Planum zarówno sprosta naszym technicznym wymaganiom, jak również oferuje wiele ciekawych możliwości badawczych, w tym miejsca z doskonale zachowanymi biosygnaturami.

– twierdzi Jorge Vago, naukowiec związany z projektem. Oxia Planum odznacza się jednymi z większych odsłoniętych struktur skalnych na planecie. Skały te mają ponad 3,9 miliarda lat i wykazują spory udział glin w swojej budowie, co wskazuje na to, że przed laty był to region bogaty w wodę. Teren znajduje się w środku większego układu dolin. Wolno stojące skały składają się z różnorakich związków, co sugeruje rozmaitość warstw osadów. Aktywność wulkaniczna mogła zakryć warstwy gliny oraz inne bogate w wodę pokłady, a przez to zamknąć biosygnatury i ochraniać je przed działaniem promieniowania kosmicznego i słonecznego. Erozja odsłoniła je dopiero przed kilkoma setkami milionów lat.

„Przy poprzednich misjach wybór miejsca lądowania opierał się głównie na morfologii danego terenu. Dziś o wiele lepiej rozumiemy mineralogię różnych stanowisk” – tłumaczy Jorge Vago. „To zdecydowanie polepsza naszą pozycję wyjściową. Jesteśmy teraz w stanie wybrać miejsce, gdzie występuje najstarszy, a jednocześnie najmniej poruszony materiał. Ów materiał pokazuje nam nie tylko to, jak Mars wyglądał wcześniej, ale pozwala na wyciągnięcie wniosków na temat procesów, które mają nadal miejsce na całej planecie. Ze względu na wyróżniającą się jakość wszystkich kandydatów na lądowisko, decyzja nie była łatwa. Cieszymy się, że możemy teraz podjąć kolejny krok na drodze do startu tej ekscytującej misji. Nasz łazik będzie po raz pierwszy poszukiwał śladów życia pod powierzchnią Marsa”.

Ostateczne miejsce lądowania zostanie przypuszczalnie wybrane przez ESA i Roskosmos na 6 miesięcy przed startem sondy.

Źródło: ESA