Borr landsätts på Mars

Järn? Ja, säkert. Flytande kärna? Kanske. Astronomerna måste ofta gissa vad som finns i Mars inre, för ingen vet vad som döljer sig under planetens dammiga yta. Men nu landar Nasas InSight på Mars. Med sig har farkosten en borr som för första gången ska undersöka den röda planetens inre.

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.

InSight tittar in till kärnan

Mars yta består av sten och damm, men forskarna har ingen aning om exakt hur tjock skorpan är och om kärnan är fast eller flytande. Därför ska InSight utforska planetens alla lager.

Claus Lunau/JPL/NASA

Yta

Mars har en diameter på 6 794 kilometer. Bortsett från polerna, som är täckta av is, består ytan huvudsakligen av sten och klippor samt ett fint damm som kallas regolit.

Claus Lunau/JPL/NASA

Skorpa

Mars yttersta lager, skorpan, består huvudsakligen av vulkanisk sten och är 35–80 kilometer tjock. Astronomer hoppas att InSight-expeditionen ska visa exakt hur tjock skorpan är.

Claus Lunau/JPL/NASA

Mantel

Manteln består av bland annat silikater, järn och magnesium. Mätningar har visat att manteln sträcker sig 2 000 kilometer från skorpan mot kärnan, något som InSight-expeditionen ska bekräfta.

Claus Lunau/JPL/NASA

Kärna

Mars kärna, som troligen består av svavel, nickel och järn, har en diameter på 3 000 kilometer. Men forskarna vet inte om kärnan är fast eller flytande. Det är en fråga som expeditionen ska besvara.

Claus Lunau/JPL/NASA

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

1 / 6

undefined

123456

InSights mycket känsliga borr ska tränga fem meter ner i Mars yta. Där ska borren med hjälp av särskilda sensorer mäta värmen från kärnan 2 000 kilometer under ytan, så att astronomerna kan se om den är fast eller flytande.

© 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.

Se InSight dundra ned genom Mars atmosfär med över 22 000 km/h innan farkosten strax därefter landar i det röda dammet. Credit: New York Times

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.

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.

  • InSight dalar ned mot Mars

    InSight-landningsfarkosten skickar bilder till de två satelliterna under landningen.

  • Minisatelliter skickar vidare data

    Satelliterna skickar vidare bilderna till en sond i kretslopp runt Mars.

  • Sond kontaktar jorden

    Sonden förstärker signalerna och skickar informationen vidare till kontrollcentret på jorden.

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.

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.

  • 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.

  • 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.

  • 1999

    Kontakten med Mars Polar Lander bröts

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

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • 2012

    Nyfiken rover söker efter liv

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

  • 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.

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.

InSight är som en tidsmaskin som kan avslöja hur stenplaneterna skapades, berättar Nasas ledande Marsforskare William Banerdt.
/Nasa Jet Propulsion Laboratory

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.

InSight monterades i snigelfart

Det tog ett halvår att montera InSights många färdiga komponenter till en enda funktionsduglig farkost. Experterna utförde test efter test i kliniska omgivningar – och hann även med en sväng in i en vakuumkammare.

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 slutar inte med InSight. Två andra expeditioner är redan på väg.År 2021 skickar det europeiska rymdorganet, Esa, i väg den andra etappen av robotuppdraget ExoMars, medan nästa Nasaprojekt är Mars 2020 – som sänds iväg år 2020.

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

Läs också:

Jorden

Är jorden universums mest tursamma planet?

11 minuter
Mars

Forskare utvecklar recept på Marsstoft

1 minut
Mars

Illustrerad Vetenskap drar till Mars

2 minuter

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!