Udforskning af planeten Mars
Morten Bo Madsen, Astrofysik og Planetforskning, Niels Bohr Institutet
Astronomisk Forening for Køge Bugt, Stevns Naturcenter, 2014-04-05
Mars-projektet er støttet af FNU og TICRA
1
Marsdag (Sol):
24 t 39 m
Marsår:
1.88 Jord-år
668 Sols
Halv storakse:
1.52 AU*
(Nuværende)
Aksehældning:
25.2°
*1 AU = 149.597.871 km
Vi arbejder* på Mars-tid: 24 timer 39 min. pr. døgn
* De første 90 dage af missionen
Masse:
Radius:
Areal:
Tyngdeacc.:
0.107 ME
0.532 RE
0.283 AE
0.377 gE
Overfladetryk:
Atmosfære:
6-9 mBar
95.7% CO2
2.7% N2
1.6% Ar
Hvorfor lige Mars?
1976: Viking landernes
4 biologi-eksperimenter
fandt hverken liv eller
organisk kemi i
Mars-jorden.
Billeder: NASA, MSSS
6
Mars-rovernes
nyttelast
Stereo-kameraer
Magnet
eksperimenter
Robotarm med instrumenter
“Makroskop” (geolog-lup)
Grundstofanalysator
Mössbauer-spektrometer
slibeværktøj
- med magneter
Billede: NASA/JPL
Billede: NASA/JPL, Malin Space Science Systems
Billeder: NASA/JPL, Cornell
Opportunity (2004): For surt! (Jarosit)
9
”Empty” og ”Berrybowl”
Mössbauer-spektre af den ”rå” sten og af ”peber-korn” i Berrybowl
Kredit: NASA/JPL, Cornell, Univ. Mainz
0
Hastighed (mm/s)
10
Background: Spirit and Opportunity carried Magnetic Properties
Experiments (MPE) using permanent magnets
Top right: small magnet close to caltarget
Two big magnets accessible to arm instruments and
Pancam imaging
Magnets in RAT collect dust produced by grinding
Image credits / permission:
NASA, JPL, Niels Bohr Institute, Cornell University and Honeybee Robotics, New York.
A010
A416
A417
A711
Everything but one small
spot becomes dusty
11
Dynamics of airborne dust on magnets as studied on MER B
(Opportunity)
B-180
B-310
B-553
B-620
B-1072
Microscopic Image
of Opportunity's
capture magnet
sol 337
Image and data credits / permission:
NASA, JPL, Niels Bohr Institute, Mainz University and Cornell University
Mössbauer spectrum of dust on
Opportunity's capture magnet sol 328 - 330
1976: Viking landernes
4 biologi-eksperimenter fandt
hverken liv eller organisk kemi i
Mars-jorden.
Spirit (2004):
For varmt og røget?
Opportunity (2004):
For surt! (Jarosit)
13
Opportunity
Opportunity (2011/2013):
Sulfater og Lermineraler
14
1976: Viking landernes
4 biologi-eksperimenter fandt
hverken liv eller organisk kemi i
Mars-jorden.
Spirit (2004):
For varmt og røget?
Opportunity (2011 - 2014):
Sulfater og Lermineraler
Måske beboeligt!
15
Curiosity’s mål:
Vurder et lokalt område som en mulig habitat for liv
– nu eller i fortiden
NASA/JPL-Caltech
Kredit: NASA/JPL
Opsendelse af Mars Science Laboratory med
Curiosity roveren: 2011-11-26-10:02 EST.
Turen varer 254 dage, ca. 8½ måned.
Curiosity’s primære mål er at udforske og vurdere
et lokalt område som en mulig habitat for liv
– nu eller i fortiden
Biologisk potentiale
Geologi og geokemi
Vands rolle
Strålingsmiljø
NASA/JPL-Caltech
Hvor er Curiosity landet?
NASA’s landede missioner på Mars (Insight først i 2016)
19
Landingsstedet i Gale-krateret
Gale ligger nær ækvator på dichotomi-grænsen og er ~152 km i diameter
Mt. Sharp / Aeolis Mons I midten: Højde: 5̴ km over kraterets bund
Image: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Gale-krateret ved solopgang
21
Gale-krateret og Mount Sharp
Images: NASA/JPL-Caltech
24
MSL videnskabelig nyttelast
Mars Science Laboratory Project
Jet Propulsion Laboratory
Mastcam Farve- og tele-kamera med video
ChemCam
Mastcam
ChemCam Kemisk sammensætning; plus
mikroskop-tele (RMI)
RAD
REMS
MAHLI “Hånd-linse”-farvebilleder
DAN
APXS Kemisk sammensætning (grundstoffer)
ANALYTISK LABORATORIUM (i ROVERens KROP)
SAM Kemisk- og isotop-sammensætning, inklusive
organiske forbindelser
CheMin Mineralogi (Røntgen-diffraktion)
MAHLI
APXS
(Rå) Børste
Bor / Sier &
“Skovl”
Rover bredde: 2,8 m
Instrumentdækhøjde: 1,1 m
Frihøjde: 0,66 m
Højde af mast: 2,2 m
Image credits / permission: NASA, JPL
KARAKTERISERING af OMGIVELSER / MILJØ
MARDI
MARDI Nedstigningsbilleder
REMS Meteorologi / UV
RAD Strålingsmiljø
DAN Brint under overfladen
Back Shell
Sammenføjningsplan
Faldskærms-støtteStruktur
Faldskærm
Cruise Stage
(Antenner og
solpaneler)
Back Shell
SkyCrane
Kabelnedfiringsudstyr
Rover
(Curiosity)
Varmeskjold
Fartøjets
landingssystem
MSL Entry, Descent, and Landing
• “Guided entry” korrigerer for atmosfærisk
variabilitet og forbedrer nøjagtigheden i
landingen
Cruise Stage
Separation
Max Heating and • “Sky Crane” designet anbringer roveren direkte
Deceleration
på Mars-overfladen uden at bremseraketterne
påvirker overfladen kraftigt
Parachute Descent
Heatshield Separation
Backshell Separation
Guided Entry
(horizontal flight)
Sky Crane
Powered
Descent
Touchdown
MARDI: MARs Descent Imager
Mars Science Laboratory Project
Jet Propulsion Laboratory
ChemCam
Mastcam
Mastcam Farve- og tele-kamera med video
RAD
ChemCam Kemisk sammensætning; plus
mikroskop-tele (RMI)
REMS
DAN
MAHLI “Hånd-linse”-farvebilleder
APXS Kemisk sammensætning (grundstoffer)
ANALYTISK LABORATORIUM (i ROVERens KROP)
MAHLI
APXS
(Rå) Børste
Bor / Sier &
“Skovl”
SAM Kemisk- og isotop-sammensætning, inklusive
organiske forbindelser
MARDI
CheMin Mineralogi (Røntgen-diffraktion)
KARAKTERISERING af OMGIVELSER / MILJØ
MARDI Nedstigningsbilleder
Rover bredde: 2,8 m
Instrumentdækhøjde: 1,1 m
Frihøjde: 0,66 m
Højde af mast: 2,2 m
Image credits / permission: NASA, JPL
REMS Meteorologi / UV
RAD Strålingsmiljø
DAN Brint under overfladen
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
< 8 km’s
højde
125 m/s
(ca. 450
km/t)
> 7 km
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
< 2 km’s
højde
80 m/s
(ca. 290
km/t)
Frit fald et
øjeblik
inden
bremseraketter
tænder
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
”powered
descent” …
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
Hjulophæng
frigives …
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
Sikkert
nede!
MARDI-billeder fra MSL‘s landing
”Tågen”
letter …
Efter landingen: Mount Sharp mod sydvest
Men, et geologisk nøglepunkt, Glenelg, ligger mod øst …
Marsjordens mineralogi
CheMin – Røntgen-diffraktion
Optagelse af Stereo-billeder vha. Mastcam
Image: Søren Granat , NBI, baseret på billeder fra NASA/JPL-Caltech/MSSS/MPS/NBI
Målinger af småsten i forvrænget (hældende) billede – hvordan?
Elastiske linealer?? – lidt ligesom Dali’s ure?
M34
Images: NASA/JPL-Caltech/MSSS/MPS/NBI
Konglomeratet “Link” med afrundede småsten
Images: NASA/JPL-Caltech/MSSS/MPS/NBI
Konglomeratet “Link” med afrundede småsten
– inkl. “Smutsten”
Images: NASA/JPL-Caltech/MSSS/MPS/NBI
Detaljeret analyse af småsten (clasts)
Billeder: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Williams et al, Science 340, 1068 (2013)
Kvantificering
af resultaterne
Den observerede
størrelsesfordeling viser at
dybden af vandstrømmen har
været 0.1 m – 0.8 m
Image: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Williams et al, Science 340, 1068 (2013)
CHIMRA
NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona
Rocknest & Rocknest Klit
Hvilke mineraler findes i denne klit (typisk Mars-jord)?
Rocknest & Rocknest vind-klit
Marsjordens mineralogi
Plagioclas (An57)
Olivin (~Fo62)
Augit
(Pyroxener)
Pigeonit
Magnetit
Anhydrit
Kvarts
- plus noget Amorft
(ikke krystallinsk)
CheMin – Røntgen-diffraktion
Disse resultater udkom i Science i d. 27. september 2013
… med denne fine forside:
Astronomiske observationer med Mastcam
Phobos formørkelse af Deimos (tv.) - og af solen (th.)
Videre til Yellowknife Bay: Gammel søbund??
Muddersten (!) i Yellowknife Bay
Bløde sten med revner fyldt med sulfat-salte.
Curiosity “selvportræt” optaget sol 177 vha. MAHLI
Billeder: NASA/JPL-Caltech/MSSS
NASA/JPL-Caltech/MSSS
16 mm diameter borehuller (64 og 16 mm dybe)
Billeder: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Univ. de Nantes
NASA/JPL-Caltech/MSSS
NASA/JPL-Caltech/MSSS
16 mm diameter borehuller (64 og 16 mm dybe)
Billeder: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Univ. de Nantes
John Klein boreprøve
Detaljeret analyse
af denne prøve i
røntgendiffraktometeret
CheMin …
CheMin-resultater
Phyllosilikater kræver pH-neutrale forhold for at overleve.
CheMin blev nævnt i Science i d. 7. marts 2014 som
en milepæl i røntgen-fysikkens historie
Curiosity: Har nu vist at Mars har været “beboelig”!
Billeder: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Disse resultater udkom i Science i d. 24. januar 2014
… med denne fine forside:
Curiosity
HiRISE orbital imager: 25 cm/px
April 2013
ASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona
20 m
Sol 540
NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona
Dingo Gap: En 1 m høj klit danner en bro mellem skrænterne
NASA/JPL-Caltech/MSSS
Dingo Gap – krydsning af en 1 m høj klit
NASA/JPL-Caltech
Dingo Gap – efter krydsning af en 1 m høj klit
NASA/JPL-Caltech/MSSS
Sol 540
NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona
Sol 540
NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona
Sol 540
NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona
Sol 540
NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona
Sol 540
NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona
Sol 540
Kimberley – et eller andet sted her vil vi lave næste boring …
NASA/JPL-Caltech
Målet i Mount Sharp – med sulfater og phyllosilikater … + ???
NASA/JPL-Caltech/MSSS
C/2013 A1 (Siding Spring)
•
Opdaget 13. januar 2013
•
Diameter 1-50 km!
•
Omløbstid – over 1 million
år
19. oktober 2014 vil C/2013
A1 passere Mars i en
afstand på ca. 100.000 km
med en hastighedsforskel
på 56 km/s.
•
•
Et nedslag ville være op
mod 100 gange kraftigere
end det, der ramte Jorden
for 65 millioner år siden.
Kontakt-information og links:
Morten Bo Madsen, [email protected], www.nbi.ku.dk/mars
http://mars.jpl.nasa.gov/msl/news/whatsnew/
Curiosity nyheder
http://mars.jpl.nasa.gov/msl/multimedia/raw/?s=
Rå (”friske”) billeder
http://mars.jpl.nasa.gov/msl/multimedia/videoarchive/ Videoer
http://mars.jpl.nasa.gov/mars3d/
(ikke kun MSL) Mars 3D-billeder
http://ssed.gsfc.nasa.gov/sam/
Sample Analysis at Mars – instr.-site
phoenix.lpl.arizona.edu
NASA’s Phoenix Mars Lander
marsrovers.jpl.nasa.gov
www.athena.cornell.edu/
Mars Exploration Rovers (Spirit and Opportunity)
Science team web-side for Mars Exploration Rovers
Andre nyttige links:
www.nasa.gov/mars
www.nbi.ku.dk/mars
www.marslab.dk
Generel link til NASA’s Mars-missioner
Mars-gruppen ved NBI
Mars Simulerings Laboratoriet, Aarhus Universitet
http://www.esa.int/SPECIALS/Mars_Express/index.html
ESA’s Mars mission Mars Express
78