Die Suche nach Leben auf dem Mars könnte mit dem MARSE-Missionskonzept auf einem höheren Niveau sein

Eine aktuelle Studie, die auf der 55. Lunar and Planetary Science Conference (LPSC) vorgestellt wurde, erörtert das Missionskonzept der Mars Astrobiology, Resource, and Science Explorers (MARSE) und ihr Simplified High Impact Energy Landing Device (SHIELD), das eine breitere und kostengünstigere Methode bietet die Suche nach – vergangenem oder gegenwärtigem – Leben auf dem Roten Planeten, insbesondere durch den Einsatz von vier Rovern an vier verschiedenen Landeplätzen auf der Marsoberfläche, anstatt nur einzeln. Dieses Konzept entsteht, während die NASA-Rover Curiosity und Perseverance weiterhin unermüdlich die Marsoberfläche am Gale-Krater bzw. am Jezero-Krater erkunden.

Hier bespricht Universe Today das MARSE-Missionskonzept mit dem alleinigen Autor der Studie, Alex Longo, einem MS-Studenten am Department of Earth, Marine and Environmental Sciences der University of North Carolina in Chapel Hill, über die Motivation hinter MARSE und wie Die Landeplätze wurden ausgewählt, wesentliche Auswirkungen, aktuelle Arbeiten und die nächsten Schritte, damit MARSE zu einer tatsächlichen Mission wird. Longo greift auf seine mehr als zehnjährige Erfahrung bei der Suche nach Landeplätzen auf dem Mars zurück und verfügt über mehrere Veröffentlichungen, darunter eine Reihe wissenschaftlicher Abstracts, Aufsätze und ein Kindle-Buch. Was war also die Motivation hinter dem MARSE-Missionskonzept?

„Das übergeordnete Ziel der MARSE-Konzeptstudie bestand darin, die Kosten für den Zugang zur Marsoberfläche zu senken“, sagt Longo gegenüber Universe Today. „Rover der Flaggschiffklasse wie Curiosity und Perseverance sind äußerst leistungsfähige Fahrzeuge. Der Vorbehalt besteht darin, dass wir, da sie über eine Milliarde Dollar pro Stück kosten, nur alle zehn Jahre einen oder zwei Standorte auf dem Mars besuchen können. Wie die Erde ist auch der Mars ein erstaunlich vielfältiger Planet. Mithilfe von Satelliten im Orbit haben wir verschiedene antike Umgebungen kartiert, die in der fernen Vergangenheit möglicherweise bewohnbar waren. Allerdings ist die Auflösung von Orbitalbildern und -spektren begrenzt, und sie können manchmal nicht vorhersagen, was ein Feldgeologe (oder, im Fall des Mars, ein von Geologen gesteuerter Rover) am Boden entdecken wird. Selbst auf der Erde ist es schwierig, frühe Biosignaturen zu finden, und selbst bei vergleichsweise geringer Verwitterung und Erosion wäre ich nicht überrascht, wenn das Gleiche auch auf dem Mars der Fall wäre. Mit MARSE sollte eine mögliche Lösung vorgestellt werden, die es Planetenforschern ermöglichen würde, mit einem realistischen Budget mehr Standorte auf dem Mars zu erkunden.“

Der autogroße Rover Curiosity landete am 6. August 2012 im Gale-Krater. Auf der Missionswebsite ist zu lesen, dass Curiosity bis zum 27. Januar 2024 insgesamt 31,27 Kilometer (19,43 Meilen) zurückgelegt hat und damit seinen ursprünglichen Missionszeitplan von einem Kilometer weit übertroffen hat Marsjahr oder 687 Erdentage. Der Gale-Krater wurde als Landeplatz ausgewählt, da zahlreiche Hinweise darauf vorliegen, dass er sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Urzeit des Mars einst mit flüssigem Wasser befand. Wissenschaftler schätzen, dass der Gale-Krater durch einen Einschlag vor etwa 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren entstanden ist. Während seiner Zeit im Gale-Krater hat Curiosity seine Reihe wissenschaftlicher Instrumente genutzt, um Beweise für früheres flüssiges Wasser im Gale-Krater zu finden und Beweise dafür zu finden, dass der Mars einst die Bausteine ​​für Leben enthielt, darunter Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel.

Ein Selfie des NASA-Rover Curiosity, aufgenommen am 11. Oktober 2019, dem 2.553. Marstag oder Sol seiner langen und erfolgreichen Mission. (Quelle: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems)

Der autogroße Perseverance-Rover landete am 18. Februar 2021 im Jezero-Krater. Auf der Missionswebsite ist zu lesen, dass Perseverance bis zum 28. März 2024 insgesamt 25,113 Kilometer (15,604 Meilen) zurückgelegt hat. Während Perseverance und Curiosity ein ähnliches Design haben, haben die Die wichtigste Modernisierung war die Lieferung des Ingenuity-Hubschraubers zum Mars, der als erster Roboterforscher einen Motorflug auf einer anderen Welt durchführte und Dutzende Flüge absolvierte, bevor er endgültig am Boden blieb, nachdem eines seiner Rotorblätter bei seiner endgültigen Landung beschädigt wurde im Januar 2024. Wie der Gale-Krater für Curiosity wurde auch der Jezero-Krater als Landeplatz für Perseverance ausgewählt, da starke Beweise dafür vorliegen, dass er einst eine riesige Menge flüssigen Wassers beherbergte, was durch die wahrscheinliche riesige Fächerdelta-Ablagerung deutlich wird Eintrittspunkt für das flüssige Wasser vor Milliarden von Jahren. Während seiner Zeit im Jezero-Krater hat Perseverance seine Reihe wissenschaftlicher Instrumente eingesetzt, um altes Vulkangestein und Sedimente aus einem alten Seegrund zu identifizieren, Kohlendioxid (den Hauptbestandteil der Atmosphäre des Mars) in Sauerstoff umzuwandeln und sogar seine leistungsstarken Mikrofone zur Aufzeichnung verwendet Geräusche des Mars. Was sind angesichts der unglaublichen wissenschaftlichen Arbeit von Curiosity and Perseverance die bedeutendsten Implikationen für die MARSE-Mission?

Ein Selfie des Perseverance-Rover der NASA, aufgenommen im Januar 2023, das den Rover mit mehreren Probenröhrchen zeigt, die er gesammelt und auf die Marsoberfläche fallen gelassen hat, um von der für die 2030er Jahre geplanten Mars Sample Return-Mission aufgenommen und zur Erde zurückgebracht zu werden. (Quelle: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems)

„Die bedeutendste Auswirkung dieser Handelsstudie besteht darin, dass es möglich sein sollte, einen kleinen Rover zu bauen, der in der Lage ist, einen unerforschten Ort auf dem Mars zu charakterisieren“, sagt Longo gegenüber Universe Today. „Es gab mehrere Vorschläge für günstige Marslander, wie zum Beispiel SHIELD. MARSE zeigt, dass es möglich sein könnte, mit diesen Landern nützliche wissenschaftliche Nutzlasten zu transportieren. Jeder MARSE-Rover wiegt nur 15 Kilogramm und ist etwa so groß wie ein Mikrowellenherd. Wenn wir herausfinden können, wie wir ähnliche Rover auf dem Mars landen können, würde das dazu beitragen, die Erforschung des Mars zu verbreiten und zu demokratisieren. Dank des Commercial Lunar Payload Services (CLPS)-Programms erleben wir bereits einen ähnlichen Paradigmenwechsel in der Monderkundung.“

Künstlerische Darstellung eines der vier MARSE-Missionsrover, die jeweils zur Erkundung unterschiedlicher Landeplätze auf dem Mars eingesetzt werden. (Quelle: Longo (2024))

Während Curiosity und Perseverance ihre jeweiligen Landeplätze erfolgreich und detailliert erkundet haben, beliefen sich die Kosten jeder Mission auf Milliarden von Dollar (Curiosity: ~2,5 Milliarden Dollar, Perseverance: ~2,7 Milliarden Dollar). Allein die Kosten erlauben daher nur einen Rover pro Mission, und ihre Landungen erfolgten im Abstand von fast sieben Jahren. Wie bereits erwähnt, besteht eines der Ziele des MARSE-Missionskonzepts darin, vier Rover an vier separaten Landeplätzen zu landen: Columbia Hills, Milankovi? Krater, Mawrth Vallis und Terra Sirenium, wobei Coumbia Hills während seiner Mission von 2004 bis 2010 der Landeplatz des Rovers Spirit war und die anderen noch nie von Landern oder Rovern erkundet wurden. Doch wie wurden die Landeplätze ausgewählt und werden weitere Landeplätze in Betracht gezogen?

Longo erklärt gegenüber Universe Today: „Die vier Landeplätze sind keine exklusive Liste. Wir wollten lediglich die Bandbreite der Untersuchungen veranschaulichen, die mit diesem Ansatz durchgeführt werden können. Alle vier aufgeführten Standorte wurden in von Experten begutachteten Arbeiten und früheren Landeplatzstudien hervorgehoben, sodass wir wissen, dass sie über ein hohes wissenschaftliches Potenzial verfügen.“

Bild von Columbia Hills auf dem Mars, einem der potenziellen Landeplätze für einen MARSE-Rover. Der weiße Kreis markiert die ungefähr 80 Kilometer (50 Meilen) lange Landeellipse, die SHIELD zur Landung nutzen wird. (Quelle: Longo (2024))

Longo fährt fort, indem er Universe Today erzählt, dass SHIELD so konzipiert sein wird, dass es „an jedem flachen Ort auf dem Mars unterhalb des Bezugspunkts (0 km Höhe auf dem Mars; das Äquivalent des Meeresspiegels auf der Erde) landet, sodass man problemlos einen oder mehrere davon austauschen kann.“ Suchen Sie nach Orten Ihrer Wahl“, wobei Longo anmerkt, dass einer seiner persönlichen Lieblingslandeplätze im Valles Marineris liegt, dem größten und tiefsten Canyon im Sonnensystem. Longo erörtert die jahrelange Forschung von Dr. Steven Ruff an der Arizona State University, der analoge Studien durchführte, in denen die Ablagerungen heißer Quellen in Columbia Hills auf dem Mars mit ähnlichen Merkmalen an der heißen Quelle El Tatio in Chile verglichen wurden, und kam zu dem Schluss, dass dort mikrobielle Gemeinschaften gedeihen könnten Standorte.

Eine Aufschlüsselung des Missionsprofils Mars Astrobiology, Resource, and Science Explorers (MARSE) und seines Simplified High Impact Energy Landing Device (SHIELD)-Systems, das die Art und Weise, wie wir nach Leben auf dem Mars suchen, durch den Einsatz von vier Rovern an vier verschiedenen Landeplätzen revolutionieren könnte. (Quelle: Longo (2024))

Wie bereits erwähnt, landeten Curiosity und Perseverance im Abstand von fast neun Jahren, 2012 bzw. 2021, auf dem Mars, ihre jeweiligen Missionen waren jedoch fast ein ganzes Jahrzehnt zuvor in Arbeit gewesen. Beide Rover sind Teil des Mars-Erkundungsprogramms der NASA. Die Rover-Mission Curiosity wurde 2003 genehmigt und die Rover-Mission Perseverance 2012 angekündigt. Nach der Genehmigung benötigt die NASA Jahre, um jeden Rover zu entwerfen und zu bauen und dabei jeden Aspekt sicherzustellen Das System entfaltet sein volles Potenzial, bevor es ausgeliefert und auf die Trägerrakete geladen wird. Dazu gehören unter anderem Tests zur Analyse der Ausdauer, der Belastung durch raue Umgebungen und der Langlebigkeit der Rover. Wenn also eine MARSE-Mission grünes Licht erhält, könnte es noch fast ein Jahrzehnt an Entwürfen, Bauarbeiten und Tests dauern, bis ihre mikrowellengroßen Rover die Marsoberfläche berühren. Was sind also die nächsten Schritte, damit MARSE für eine tatsächliche Mission zugelassen wird?

„Bedauerlicherweise ist die Zukunft von MARSE und SHIELD ungewiss“, sagt Longo gegenüber Universe Today. „Dieses Konzept wurde mit Unterstützung des SHIELD-Teams am JPL unter der Leitung von Lou Giersch und Nathan Barba entwickelt. Sie leisteten phänomenale, innovative Arbeit und ich war dankbar für die Gelegenheit, mit ihnen zusammenzuarbeiten. Leider war das JPL letzten Monat gezwungen, massive Budgetkürzungen und Entlassungen vorzunehmen, da die Zukunft der Mars Sample Return-Mission, die den Großteil des Budgets des Zentrums ausmacht, ungewiss ist. Da die zukünftigen Prioritäten von JPL im Fluss sind, haben wir die Entwicklung des MARSE-Konzepts auf Eis gelegt.“

Auch wenn hinsichtlich der MARSE-Mission Ungewissheit herrscht, ist es wichtig zu beachten, dass es bei Weltraumforschungsmissionen oft Jahrzehnte dauert, bis von einem einfachen Konzept zu echter Hardware wird, und dann noch mehrere Jahre, bis sie gestartet wird. Dies ist bei den Rover-Missionen Curiosity und Perseverance zu beobachten, da es von der jeweiligen Genehmigung bis zur Landung auf dem Mars fast ein Jahrzehnt dauerte. Darüber hinaus ist es nicht ungewöhnlich, dass Missionsvorschläge mehrere Versuche erfordern, bevor sie genehmigt werden, da die NASA sehr strenge Kriterien für die Genehmigung von Missionen hat, darunter Kosten, Zeitpläne, wissenschaftliche Ziele und langfristige Auswirkungen auf die Wissenschaft. Trotz dieser Aussichten hat dies Longo nicht davon abgehalten, seine Arbeit für das MARSE-Missionskonzept fortzusetzen.

„Die Entwicklung eines Missionskonzepts ist eine lohnende Erfahrung und es war ein Privileg, mit dem SHIELD-Team an diesem Konzept zu arbeiten“, sagt Longo gegenüber Universe Today. „Selbst wenn es in einem Jahrzehnt passiert, hoffe ich, dass irgendwann jemand eine kostengünstige Mars-Geologie- und Astrobiologie-Mission mit mehreren Rovern umsetzt. Nach Abschluss der Mars-Probenrückgabe bestehen die nächsten logischen Schritte bei der Erforschung des Mars darin, mehr vom Planeten zu erkunden, ein besseres Verständnis seiner Geschichte zu entwickeln und zu erfahren, was der Mars uns über die Vergangenheit unseres eigenen Planeten lehren kann. Wenn wir ein erfolgreiches Raumfahrtprogramm haben wollen, müssen wir kreativ sein und mutige Ideen annehmen, und ich liebe es, mit den Wissenschaftlern und Ingenieuren zusammenzuarbeiten, die genau das tun.“

Wird die MARSE-Mission in den kommenden Jahren und Jahrzehnten den Roten Planeten erkunden können? Nur die Zeit wird es zeigen, und das ist der Grund, warum wir wissenschaftlich arbeiten!

Machen Sie wie immer weiter mit der Wissenschaft und schauen Sie weiter nach oben!

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