Borr på Mars skickar ned mullvad i marken

Ingen vet exakt vad som döljer sig under ytan. Sedan 2018 har Nasa försökt hitta svar med hjälp av landningsfarkosten Insight, men nu tvingas forskarna erkänna att uppdraget delvis har misslyckats. Borren – en så kallad mullvad – som skulle tränga ned i marken på den röda planeten får inget fäste och nu släpper Nasa mullvaden. Istället ska andra instrument försöka lösa gåtan.

Ingen vet exakt vad som döljer sig under ytan. Sedan 2018 har Nasa försökt hitta svar med hjälp av landningsfarkosten Insight, men nu tvingas forskarna erkänna att uppdraget delvis har misslyckats. Borren – en så kallad mullvad – som skulle tränga ned i marken på den röda planeten får inget fäste och nu släpper Nasa mullvaden. Istället ska andra instrument försöka lösa gåtan.

Claus Lunau/JPL/NASA

Det är vindstilla, temperaturen ligger kring nollstrecket och det röda landskapet är öde. Datumet är den 26 november 2018 och du befinner dig på vår grannplanet Mars.

Tystnaden bryts av ett dån när Nasas landningsfarkost InSight når ytan.

Bakom sig har den fem meter stora landningsfarkosten en nästan sju månader och cirka 480 miljoner kilometer lång resa.

Fallskärmar har hjälpt farkosten de sista kilometerna ner genom atmosfären. Nu ska InSight bara rulla runt och ställa sig upp. Därefter fäller farkosten ut sina två solpaneler, varefter en robotarm sätter den ytterst känsliga borren i dammet.

Borren ska tränga ner i Mars röda skorpa och för första gången någonsin ge en tydlig bild av Mars kärna, mantel och skorpa. Borrningarna kommer att ge oss information om inte bara Mars, utan alla solsystemets inre planeters födelse för 4,6 miljarder år sedan.

27 sonder har studerat Mars

En armada av farkoster har besökt Mars sedan den amerikanska sonden Mariner 4 flög tätt förbi vår grannplanet år 1965.

Totalt 15 sonder har studerat Mars på avstånd, medan åtta landningsfarkoster och fyra robotfordon har landat på planeten. Dessa 27 farkoster har bland annat visat att Mars yta täcks av stora vulkaner och raviner. De har ritat exakta kartor och analyserat markens kemiska sammansättning. Sedan länge vet vi att det finns is på Mars, och nya observationer har även visat att det finns flytande vatten på planeten.

Planetens inre egenskaper är dock höljda i dunkel. Astronomerna vet att det längst in i planeten finns en kärna som är omgiven av en mantel och en skorpa. Men de känner inte till deras exakta mått och vet inte heller någonting om deras strukturer och kemiska sammansättningar. Det är just det InSight ska hjälpa till med.

Borrar sig fem meter ner i marken

Borren tränger fem meter ner i marken och mäter värmestrålning från manteln och kärnan.

1

Seismometern mäter jordskalv och söker efter bland annat meteoritnedslag.

2

Solpaneler levererar ström. Slås de ut tappar InSight förbindelsen med jorden och möjligheten att skicka hem forskningsresultaten.

3

Antennen mäter planetens rotation genom att kommunicera med en sond.

4

Kablar förser instrumenten med ström och data.

5

Robotarmen placerar ut instrumenten.

6
© Claus Lunau/JPL/NASA

Phoenix i ny skrud

Fröet till den nya expeditionen såddes år 2010 i form av Nasas Discoverytävling. I den deltog 30 lag som tävlade om att utveckla en billig, innovativ farkost som skulle kunna lösa några av solsystemets stora gåtor.

I den första omgången valdes tre projekt ut och fick tre miljoner dollar (drygt 25 miljoner kronor) vardera i utvecklingsstöd.

År 2012 utsågs InSight till vinnare med motivationen att projektet kommer att ge oss en ny information om Mars inre. Sedan dess har tekniker arbetat intensivt med landningsfarkostens konstruktion. Projektet lades fram och leddes av Nasas Jet Propulsion Laboratory i Kalifornien, USA, men nu deltar även flera andra rymdorganisationer.

Landningsfarkosten är baserad på en tidigare modell, Phoenix, som landade på Mars år 2008 och löste alla sina uppgifter inom loppet av fem månader. Återanvändningen av Phoenix teknik minimerar inte bara utgifterna, utan även risken för miss-öden under expeditionen.

Borr mäter kärnans temperatur

Den 350 kilo tunga InSight är en stationär landningsfarkost. InSight saknar hjul och kan därför inte köra runt, utan ska utföra sina uppgifter där den landar.

En borr – som har fått smeknamnet Mullvaden – ska tränga fem meter ner i marken, där ett särskilt instrument mäter värmestrålningen från Mars inre. Kemiska ämnen avger värme i unika spektrum, vilket gör att dessa mätningar kan visa vilka ämnen som Mars består av.

Mars genomsnittstemperatur är -60 grader Celsius.

Borren kommer inte att befinna sig mer än fem meter ner i marken, men sensorerna är så känsliga att de kan mäta temperaturen inne i Mars kärna, cirka
2 000 kilometer under planetens röda yta.

Medan borren arbetar med kemin registrerar InSights seismometer skalv i marken. Mätningarna ska avslöja hur kraftiga skalven på Mars är, hur ofta de inträffar och var de uppstår.

Hastigheten med vilken skalven färdas visar inte bara var gränserna mellan Mars skorpa, mantel och kärna går, utan också om kärnan är fast, flytande eller möjligen en kombination av båda.

© PL-Caltech/NASA

Minisatelliter på jungfruresa till Mars

Två små satelliter, stora som mikrovågsugnar, följer med InSight på dess uppdrag. Satelliterna – som kallas MarCO – ska se till att forskare på jorden kan följa InSights landning, i princip samtidigt som den sker.

Astronomerna vill veta om skalven på Mars uppstår till följd av geologisk aktivitet i planetens inre eller av meteoriter. Därför ska InSight även kartlägga var och när främmande objekt träffar Mars.

I genomsnitt träffar 200 meteoriter och andra objekt Mars varje år. Eftersom de flesta bara är ett par meter i diameter krävs en mycket känslig seismometer för att genomföra uppgiften.

Sist men inte minst ska landningsfarkosten mäta planetens reflexer med hjälp av ett antal olika sonder.

Liksom alla andra planeter påverkas Mars av solens gravitation, som ger planeten en gungande rörelse som astronomerna kallar reflexer. De påverkas inte bara av solen utan också av hur tätt packade ämnena i Mars inre är.

Tack vare de två MarCO-satelliterna kan experter mäta avståndet till och från InSight med endast två centimeters felmarginal. Med hjälp av denna information kan astronomerna ta reda på hur mycket planeten gungar och utifrån det beräkna hur stor och tät Mars mantel och kärna är.

Hoppsan! Den 19 oktober 2016 dundrade landningsfarkosten Schiaparelli rakt ned på Mars yta i drygt 500 km/h.

© NASA/JPL/Univ. of Arizona

Varannan landning misslyckas

Det händer att farkoster krossas och kontakten bryts när ingenjörer försöker landsätta farkoster på Mars. De senaste 50 åren har forskare försökt placera totalt 21 farkoster på den röda planeten, men de har bara lyckats vid tolv tillfällen. Här är ett urval:

1971

Mars 2 blev skrot

Den ryska landningsmodulen slogs sönder vid landningen år 1971.

© NASA

1976

Vikingar erövrade Mars

De två amerikanska Vikingsonderna landade säkert år 1976 och sände de -första bilderna från Mars yta, som visade sig vara en livlös stenöken.

© NASA/JPL

1997

Första Marsrovern körde 100 meter

Nasas landningsfarkost Pathfinder nådde Mars inpackad i krockkuddar som garanterade en mjuk landning. Med sig hade den rovern Sojourner, som var soldriven och stor som en mikrovågsugn. I tre månader körde rovern hundra meter och analyserade flera stenar, däribland småstenar som kan ha bildats i vatten.

© NASA

1999

Kontakten med Mars Polar Lander bröts

Nasas landningsfarkost kom fram till Mars år 1999, men fick aldrig kontakt med jorden.

© NASA

2003

Beagle 2 vecklades aldrig ut

Den brittiska landaren Beagle 2 (foto) hann aldrig leta efter spår av liv. Farkosten landade på Mars i ett stycke, men sol-panelerna vecklade inte ut sig ordentligt så den kunde varken sända eller ta emot data.

© ESA

2004

Ostoppbar rover har fungerat i 14 år

Tre månader. Så löd framgångskriteriet för Nasas robotfordon Opportunity och Spirit. Det senare körde fast år 2009, efter fem år, medan Opportunity nu kör runt på sitt 14:e år. Fordonet har bland annat hittat spår efter vattendrag.

© NASA

2008

Phoenix utforskade nordpolen

Nasas landningsfarkost Phoenix skulle analysera is och ta prover på nordpolen. Farkosten klarade alla planerade uppgifter på fem månader och konstaterades vara uttjänt i maj 2010.

© NASA

2012

Nyfiken rover söker efter liv

Nasarovern Curiosity söker efter organisk materia och utför geologiska undersökningar. Curiosity är nu inne på sitt sjätte år.

© pl-caltech/Msss/NASA

2016

Schiaparelli kraschade in i Mars

Under landningen började Esas landningsfarkost Schiparelli att rotera så våldsamt att höjdmätaren blev förvirrad. Bromsraketerna avfyrades därför i bara tre sekunder i stället för de nödvändiga 30, och farkosten kraschade på Mars yta i 540 km/h. En Nasasond tog senare en bild av landningskratern.

© NASA/JPL/Univ. of Arizona

Mars frös i sin linda

Förhoppningen är att informationen från InSight ska avslöja hur Mars och sol-systemets tre andra stenplaneter – jorden, Venus och Merkurius – föddes.

I en planets barndom kyls den glödheta, flytande ytan sakta ner och kristalliseras till olika mineraler beroende på temperatur, tryck och kemisk sammansättning.

Lätta mineraler stiger till ytan och bildar skorpan, medan tyngre ämnen sjunker och bildar manteln. De tyngsta mineralerna, till exempel järn och nickel, söker sig ännu längre inåt och bildar en kärna av metall.

Solsystemets fyra stenplaneter har alla samma grundstruktur i form av en skorpa, en mantel och en kärna. Även de flesta råmaterial är desamma. Trots det åtskiljer sig planeterna väsentligt i dag. I detta sammanhang är Mars särskilt intressant, eftersom den frös redan i sin geologiska linda.

Mars är både stor nog för att ha gått igenom de processer som skapade solsystemets övriga stenplaneter samt tillräckligt liten och geologiskt inaktiv för att kunna ha bevarat spåren av dessa processer i sitt inre.

Därmed kan InSight inte bara avslöja omständigheterna kring Mars födelse, utan även säga oss något om de tre övriga stenplaneternas tidiga historia.

Två rovrar följer efter InSight

InSight ska landa på det fyra miljoner kvadratkilometer stora slättområdet Elysium Planitia.

Eftersom InSight inte ska studera planetens yta har man valt landningsplatsen av rent praktiska skäl. Det ska vara en plats nära ekvatorn, så att instrumenten kan få solenergi året runt.

Samtidigt ska det vara platt så att man inte riskerar att kollidera med stora stenar. Platsen ska vara lågt belägen, så att InSight kan utnyttja atmosfären som broms vid landningen. Slutligen ska underlaget vara mjukt så att den känsliga borren enkelt kan tränga ner i marken.

Utforskningen av Mars upphör inte med InSight: Flera andra uppdrag är på gång – exempelvis Mars 2020, ett uppdrag som når den röda planeten i februari 2021.

Det robotfordonet är precis som InSight baserat på beprövad teknik, denna gång från Curiosity. Tillsammans med InSight ska de två kommande expeditionerna lägga fler bitar i Marspusslet och så småningom bana väg för bemannade expeditioner till vår grannplanet.

InSights landningsplats på slätten Elysium Planitia är utvald för att ytan är jämn, stenfri och lätt att borra i. Dessutom säkrar närheten till ekvatorn solljus till solpanelerna året runt.

© NASA