Borr på Mars skickar ned mullvad i marken

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.

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.

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.

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.

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.

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.