NASAs InSight-landare har äntligen placerat sin värmesond på ytan av Mars. Värmeflödes- och fysikaliska egenskaper (HP3) distribuerades den 12 februari, ungefär en meter från SEIS, landmännens seismometer. Snart kommer det att börja hamra sig in i den Martiska jorden.
Om du börjar vänja dig på saker som detta, tänk på några saker.
Landaren är på Mars, en planet som är över 50 miljoner kilometer bort och tar cirka 6 månader att resa till. Väl när han var där var landaren tvungen att genomgå en farlig landningsprocess bara för att komma intakt på ytan. Det är landningsplatsen som valts noggrant, och för att denna stationära lander ska göra sin sak måste den hålla fast landningen.
Sedan kommer den hårda delen.
"Inom några dagar kommer vi äntligen att bana mark med en del av vårt instrument som vi kallar mullvad."
Tilman Spohn, HP3 Principal Investigator, German Aerospace Center.
Insikt var tvungen att noggrant undersöka omgivningen och besluta om den perfekta platsen att placera sina instrument. Efter veckors undersökning valde den denna exakta plats för HP3. Sedan kommer Heat Probe, som är en prestation av teknik i sig.
"Den saken väger mindre än ett par skor, använder mindre ström än en Wi-Fi-router och måste gräva minst 3 meter på en annan planet," sade Hudson. ”Det krävde så mycket arbete för att få en version som kunde göra tiotusentals hammarslag utan att riva sig ihop; Vissa tidiga versioner misslyckades innan de tog upp till 5 meter, men versionen vi skickade till Mars har bevisat sin robusthet gång på gång. ”
Hela syftet med denna strävan är att lära sig om den inre strukturen i Mars. Paketet värmesond och fysiska egenskaper mäter mängden värme som kommer ut från Mars centrum. För att göra det måste den hamra sig in i planeten.
"Vår sond är utformad för att mäta värme som kommer från Mars," sade InSight biträdande rektorutredare Sue Smrekar från NASA: s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "Det är därför vi vill få det under marken. Temperaturförändringar på ytan, både från årstiderna och dag-nattcykeln, kan lägga till "brus" i våra data. "
HP3 måste komma minst 3 meter under ytan för att göra sitt jobb, men helst skulle det komma till 5 meters märket, dess maximala djup. Den del av sonden som gör penetrationen kallas molen, som är 40 cm lång (16 tum). Mullvadret stoppar var 50 cm (19 tum) och mäter jordens värmeledningsförmåga. Men det måste vänta i två dagar för att svalna innan mätningen, eftersom hammaren skapar friktion som värmer upp jorden. Den värmen skulle införa brus i data.
När det har tagits avläsningar värms sedan värmsonden upp och fler avläsningar görs för att testa värmeledningsförmågan. Sedan upprepas hela processen. I så fall kan det ta två veckor att komma till 3 meters djup.
Om sonden stöter på en sten innan den når upp till 3 meter, ändras hela uppdragsprofilen. Om det är något grundare än 3 meter, kommer det att ta ett år att filtrera brus ur värmeledningsförmågan, eftersom sonden inte kommer att vara tillräckligt isolerad från yttemperaturerna. Det är därför som så stor försiktighet har vidtagits för att välja en plats för sonden.
"Vi valde den perfekta landningsplatsen, med nästan inga stenar på ytan," sa JPL: s Troy Hudson, en forskare och ingenjör som hjälpte till att utforma HP3. ”Det ger oss anledning att tro att det inte finns många stora stenar i undergrunden. Men vi måste vänta och se vad vi kommer att möta under jorden. "
Andra landare har grävt in i ytan på Mars tidigare, men InSights HP3 kommer att överträffa dem alla. NASAs Viking 1 lander skopade 22 cm (8,6 tum) ner. Phoenix-landaren, en kusin till InSight, skopade 18 cm (7 tum) ner.
"Vi ser fram emot att bryta några rekord på Mars," sade HP3 Huvudutredaren Tilman Spohn från det tyska flyg- och rymdcentret (DLR), som tillhandahöll värmesonden för InSight-uppdraget.
Men de tidigare landarna hade ett annat uppdrag: att prova marken. På ett sätt är det orättvist att jämföra dem. Dessutom borde det inte vara en överraskning att vår teknik har utvecklats sedan de landare hade sin dag.
Att förstå Mars värme är nyckeln till att förstå hur den och andra steniga planeter formas och hur ytgeologin formas. Mars behåller värmen från sin bildning för ungefär 4 miljarder år sedan, och värme produceras också genom radioaktivt förfall i dess inre.
"De flesta av planetens geologi är ett resultat av uppvärmning," sa Smrekar. "Vulkanutbrott i forntiden förflutna drivs av flödet av denna värme, driva upp och konstruera de höga bergenMars är känd för."
Hur värmen rör sig genom Martianmanteln och skorpan bestämmer ytfunktionerna. Mars är hem till Olympus Mons, solens högsta vulkan. På nästan 25 km hög är den nästan tre gånger högre än Mt. Everest. Mars är också hem för Tharsus Montes, tre sköldvulkaner från 14 till 18 km höga. Precis som vulkaner på jorden skapades de när magma tvingades genom sprickor i jordskorpan.
"Vi vill veta vad som drev den tidiga vulkanismen och klimatförändringen på Mars," sade Spohn. ”Hur mycket värme startade Mars med? Hur mycket återstod för att driva sin vulkanism? ”
Forskare har modellerat det inre av Mars enligt de bästa tillgängliga uppgifterna. Men InSights HP3, och dess SEIS-instrument, kommer att svara på många frågor och klargöra vår förståelse av den röda planeten.
”Planeter är på samma sätt som en motor som drivs av värme som rör sina inre delar runt,” sa Smrekar. "Med HP3 lyfter vi huven på Mars-motorn för första gången."
Men det handlar om mer än bara Mars. Det handlar om att förstå hur alla steniga planeter bildas. Det inkluderar Mars, Jorden, steniga månar och alla andra steniga planeter i vårt solsystem och i andra.
Källor:
- Pressmeddelande: NASAs InSight förbereder sig för att ta Mars temperatur
- Pressmeddelande: NASA: s InSight har en termometer för Mars
- InSight Heat Probe
