En natthimmelbild som tas av Mars InSight-landarens instrumentkontextkamera 28 januari 2020.
(Bild: © NASA / JPL-Caltech)
Det är lite himmelskikning på nästa nivå: Forskare använder bilder som tagits av NASA: s InSight-landare att leta efter meteorer på Mars.
Från en blick på de resulterande bilderna verkar sökningen enkel: Otaliga ränder fyller himlen. Men spruta lite, och berättelsen visar sig vara mer kvixotisk. Bilderna visar mestadels spöken, de osynliga synliga och det synliga drunknade mitt i illusionerna.
I själva verket, om du var på Mars när stjärnorna steg, skulle du se en helt annan värld än den som visas i nattbilder strålade hem av InSights kameror. "I huvudsak, i de bilder som vi hittills har, finns det väldigt lite innehåll som du faktiskt skulle se med dina ögon," berättade Mark Lemmon, en forskare vid Space Science Institute som leder projektet för meteorövervakning, till Space.com.
Bilderna kommer från en enhet som heter Instrument Context Camera, en av två som ligger på InSight-landaren. Kameran inkluderades för att hjälpa forskare att förstå grannskapet där rymdskeppet använde sina två huvudinstrument.
Och ett av dessa instrument, seismometern, är orsaken till meteorsökningen. Detta instrument är inställt för att känna rysande vågor som reser genom Mars; forskare kan sedan analysera dessa data för att förstå den inre strukturen och aktiviteten på den röda planeten.
De vågorna kunde lekas av marsquakes, den Martiska motsvarigheten till jordbävningar. Men de kan också uppstå när meteoriter smälter in på planetens yta. Följaktligen forskarnas intresse för meteorer: En beräkning av hur ofta sådana effekter inträffar på Mars skulle hjälpa forskare att tolka seismometerns data.
Dessa ansträngningar markerar inte första gången som forskare har tittat på meteorer i den Martiska himlen. NASA's Spirit Rover, som strövade på Röda planeten från 2004 till 2010, tillbringade sommaren 2005 skyhögning. Denna möjlighet kom tack vare vädret, som rensade så mycket damm från Spirit's solpaneler att de överproducerade energi, vilket skapade en dusch som så småningom blev en börda.
"Det var den renaste [tiden] som rover tillbringade på Mars," sade Lemmon. "Under den sommaren fanns det så mycket solkraft att de var tvungna att försöka använda den på natten, för även om de bara dumpade den, använd den energin på dagen för att värma upp roveren för mycket."
Så, Anden spenderade några natts himmelövervakningar, men forskare upptäckte aldrig en meteor i dessa uppgifter. Med tanke på omfattningen av observationer som samlats totalt är det ganska otydligt: Det kan betyda att färre meteorer anländer till Mars än vad forskarna förväntade sig eller att laget helt enkelt hade otur.
InSight, som kom i november 2018, tog upp uppgiften som ett lågprioriterat projekt. De första bilderna kom från landarens Instrument Deployment Camera, som är fäst vid roverens arm och kan pekas på specifika platser. Men i månader nu har den kameran haft mer pressande oro än skytte stjärnor. InSights andra viktiga vetenskapliga instrument, en värmesond med smeknamnet molen, har varit besvärlig. Mullvadret är tänkt att gräva sig själv ungefär 16 fot (5 meter) under ytan och mäter värmetransport i Martian berg som den gör.
Molens gräv har dock gått långsamt. I allmänhet sonden har kämpat för att få dragkraft i berget. Instrumentet har till och med dykt upp en bit från sin hål vid några tillfällen. Svårigheter som mullvadet står inför innebär att instrumentdistributionskameran har fokuserat på att ge ingenjörer visuella bevis på vad som händer med sonden och räddningsförsök. Det finns ingen tid att stargazing.
Så forskarna som letade efter meteorer rekryterade instrumentkontextkameran istället. Liksom sin följeslagare, var denna kamera kvar från Curiosity rover, baserat på mönster från 1999, sedan uppgraderad för att se i färg. (NASA: s nästa Mars-rover, som lanseras i sommar, kommer att ha helt nya kameror, inklusive zoomlinser och videofunktion.)
Men till skillnad från instrumentdistributionskameran är instrumentkontextkameran fast på plats och den är utrustad med en fisheye-lins som snedvrider synen. Det är inte ett naturligt skywatcher, för att säga det mildt. "Det har fördelen att det är ett större synfält, så vi ser ungefär en tredjedel av horisonten," sade Lemmon. "Det har den stora nackdelen att den inte ser så högt upp på himlen. Uppenbarligen, om du var här på jorden och letade efter meteorer, du skulle inte fokusera på horisonten. "
Dagsbilder från kameran gör sina stargazing utmaningar tydliga: Mars själv fyller de flesta av kamerans synfält. Trots nattbildernas till synes likformighet tar marken upp det mesta av Instrument Context Camera's view, utan stjärnor att se. Bara en böjd himmelsträng kvar ovanför den röda klippan som ska fyllas med stjärnor efter solnedgången.
Hittills, även om Lemmon kontrollerar varje bild för meteorer, har InSights bilder blivit tomma. "Det är en känsla att det är något demoraliserande," sade Lemmon för att skanna varje bild efter potentiella meteorer som aldrig finns där.
Han sa att forskare vet hur sådana föremål borde se ut. Meteors skulle följa en krökt väg som sett av fishyeye-linsen. Bortsett från det, sade Lemmon, bör meteorer på Mars se mer eller mindre ut som de gör här på jorden. "Du har en rad saker, från bara en ljus sträcka över himlen till en riktig eldboll," sade han. Den koldioxidrika atmosfären kan ge en meteor en orange glöd, men Lemmon sa att han inte är säker på att InSights kameror kunde upptäcka den färgskiftningen.
Men de flesta ljusstift i InSight-bilderna kommer från ett helt annat himmelsfenomen: kosmiska strålar, fragment av atomer som bryr sig över universum i alla riktningar. Till skillnad från de markbundna fotgängarsstjärnorna och meteorerna är kosmiska strålar mycket svåra att fotografera från jorden. Vår atmosfär blockerar många sådana partiklar från att nå ytan. En lycklig kamera på jorden inställd för att ta en lång exponering kan komma att få en kosmisk stråle här eller där.
Men Mars har inte jordens atmosfär för att slå bort kosmiska strålar, vilket lämnar Röda planeten för att vara värd för en kosmisk stråldetektor, säger Justin Maki, en bildforskare vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory i Kalifornien. Det är vad varje ljuspunkt under horisontens osynliga kurva i Instrument Context Kameras nattbilder är fingeravtrycket i en kosmisk stråle. "Universum är ett slags skit med kosmiska strålar"Sa Maki." Du tänker inte mycket på dem, för de passerar oftast bara genom dig eller passerar genom miljön. "
Även om de inte kommer att påverka InSights andra data, kan de kosmiska strålbilderna mata forskarnas nyfikenhet kring dessa partiklar, särskilt deras frekvens vid Mars. Längden på en streck talar till typen av partiklar som är inblandade - längre streck är vanligtvis högenergiprotoner eller muoner, sade Lemmon - och vinkeln vid vilken den kosmiska strålen rör sig. "Vissa av dessa kommer från solen. Vissa av dem, vi vet inte var de kommer ifrån," sa Maki. (Färgerna på skärmen återspeglar bara vilken färg på sensorn den kosmiska strålen råkar träffa.)
InSights nattbilder fångar till och med skuggorna av kosmiska strålar. Det beror på att kameran för varje 5-minuters exponering också tar en omedelbar vy för att subtrahera ur huvudbilden, som en slags kalibreringsbild, sa Maki. Om en kosmisk stråle träffar under den omedelbara bilden, men inte under huvudbilden, är resultatet en mörk fläck som markerar skuggan för var en kosmisk stråle kommer att visas i den omedelbara bilden.
Men de kusliga bilder som meteor-tittar på kommer inte att flyta tillbaka från Mars. Tiden rinner ut för att få skywatching-foton från Instrument Context Camera, sa Lemmon, för den ökända Martins damm-stormsäsong kommer snart att börja med att utrota horisonten. "Inom ett par veckor tror jag inte att vi kommer att kunna se en ljus stjärna så låg på himlen," sa Lemmon.
De skulle naturligtvis fortfarande se de kosmiska strålarna. Men de har sett många av dem.
- Mars InSight i foton: NASA: s uppdrag att undersöka kärnan i Röda planeten
- Resa till Red Planet: NASA: s InSight-landare för att avslöja hemligheterna inom Mars
- Robot "mullvad" på Mars börjar gräva in i Red Planet denna vecka
