Miért okoz annyi meglepetést a marsi talaj?

Több évtizednyi kísérletezés után sem találják a bolygótudósok a marsi talaj tökéletes receptjét, amit jól példáz a Phoenix leszállóegység küzdelme a talajminta bejuttatásával a TEGA műszerébe.

A minta elsőre túl csomósnak bizonyult, hosszas vibráció hatására sem lazult fel, végül egy áthidaló megoldással a mintát felszedő robotkar rázta szét a lapátjában összegyűjtött anyagot, "kiszitálva" belőle a nagyobb szemcséket. Ez működött, a talajszemcsék végre eljutottak a TEGA égetőkamrájába és megkezdődött az elemzésük. "Az egyik nehézség amivel szembe kell néznünk egy olyan anyag előállítása, ami pontosan ugyanúgy viselkedik, mint a Marson található talaj" - reagált William Boynton, az Arizona Egyetem munkatársa egy sajtótájékoztatón a küldetés nehézségeire irányuló kérdésekre.

A kutatók számos talaj "szimulánst" használnak a küldetések tervezésekor, egy-egy ilyen anyag azonban többnyire csak egy-egy tulajdonságát adják vissza bolygószomszédunk felszínének. Szemben a holdporral, a kutatóknak nem áll rendelkezésére tényleges, tanulmányozható marsi talajminta, így kénytelenek az űrszondák és távcsövek adataira hagyatkozni, amikor megpróbálják felbecsülni a talaj összetételét és szemcseméretét. A Marson uralkodó körülmények szimulálása szintén nagy kihívást jelent. A speciális kamrák visszaadják ugyan a vörös bolygó hőmérsékletét és nyomásait, rendszeres alkalmazásuk azonban igen erőteljesen megnyomja egy-egy küldetés költségvetését, ezért próbálkoznak a kutatók olyan anyagok előállításával, amik normál laboratóriumi környezetben is képesek visszaadni a marsi talaj tulajdonságait.


Ilyen utánzatokkal tesztelik a Marsra készülő egységek műszereit, legyen az műhold, vagy egy leszállóegység. A kamerák és egyéb optikai műszerek teszteléséhez például a JSC Mars-1 nevű szimulánst veszik elő, ami valójában a hawaii-i Mauna Kea hegy vulkanikus hamuja, ez ugyanis egészen pontosan adja vissza a Mars felszínének fényvisszaverő képességeit. A leszállóegységek és a marsjárók teszteléséhez a talaj mechanikus tulajdonságait visszaadó szimulánsok a legfontosabbak. Ezekkel tesztelik a robotok mintavételezését, manőverezését és a műszerek ellenálló képességét a talaj viszontagságaival szemben.

A Phoenix markolóját egy tucsoni laborban tesztelték, egy úgynevezett Rakomány Interoperabilitási Tesztágyban (PIT). A művelethez finomra őrölt vulkanikus kőzetet elegyítettek szemcsésebb anyagokkal és vízzel, amiből egy iszapos kotyvalékot kaptak. Ezt kiégetik, eltávolítva a víz jelentős részét, csupán annyi nedvességet hagyva, ami csomósan tartja a talajt. A végeredmény elvileg hűen szimulálja a Mars talajrészecske méreteinek eloszlását, állítja Ray Arvidson, a Phoenix robotkarjának tudományos tevékenységét felügyelő szakember, hozzátéve, hogy az eloszlást az előző öt NASA leszállóegység megfigyeléseiből kalkulálták ki. Ezzel viszonylag jól visszaadhatók a talaj mechanikus tulajdonságai, a szemcseméret azonban a tapadásban is szerepet játszik, ezzel gyűlt meg legutóbb a Phoenix baja.

A Földön általában a víz teszi csomóssá a talajt, a Marson viszont valószínűleg a víz elpárolgása után visszamaradt sók tartják össze a részecskéket. Az ilyen egyenetlenségek megnehezítik a szimulációkat és nem várt hatásokhoz vezethetnek, lásd a beöntő nyílásban megrekedt minta. A jég újabb kihívást jelent a robotlabor számára. "Leginkább a jeges altalaj kezelésétől tartok" - mondta Arvidson, aki számos szimulánssal próbálkozott már a 70-es évek Viking leszállóegységeinek felkészítésekor is.

A Phoenix jégmintavételi képességeinek teszteléséhez a csapat összetört vulkanikus kőzetet kevert cementszerű anyagokkal. Hamarosan meglátjuk ez mennyire volt megfelelő, hiszen a Phoenix legfrissebb adatai szerint vízjeget találtak. A küldetés irányítói a felfedezésről június 20-án számoltak be. Június 15-i ásásuk után világos csomókra lettek figyelmesek az elmozdított talajréteg alatt, ami másnap is jelen volt, 19-re azonban elpárolgott. A tudósok szerint ez nem lehet széndioxid jég, mivel az egyetlen napig sem bírta volna ki az adott körülmények között.


Visszatérve a Phoenix tesztelésére, egy teljesen új, az eddigieknél állítólag több szempontból is alkalmazható szimuláns kifejlesztését eredményezte. Ez a Mojave Mars Szimuláns (MMS), amit a NASA Sugárhajtómű Laboratóriuma (JPL) kísérletezett ki a kaliforniai Mojave-sivatag vulkanikus kőzeteiből kinyert homokból és porból. Ezzel az anyaggal azt vizsgálták, képes-e a Phoenix annyira felhevíteni a talajmintákat, hogy abból a jég is elpárologjon. Az MMS azért alkalmas a feladatra, mert nem szívja magába illetve nem raktározza el ásványi szerkezetében a vizet, ezáltal a kutatók figyelmen kívül hagyhatják a víz hatásait.

A JPL mérnöke, Luther Beegle szerint az anyag a talaj mechanikai tulajdonságainak szimulálására is alkalmas, mivel ebben is megfelelő a részecskék méretbeli eloszlása, a keverékhez használt kőőrlemények elkészítésekor pedig egyáltalán nem használtak vizet - gyakorlatilag visszaadva azt a folyamatot, ami a szelek segítségével a Marson elporlasztotta a köveket. "Úgy vélem elérkeztünk arra a pontra, ahol egy olyan szimulánssal rendelkezünk, ami visszaadja a Mars általános körülményeit" - összegzett Beegle.

A Phoenix csapat már nem tudta kihasználni az MMS sokoldalúságát, ez az eljövendő küldetésekre vár, mint a Mars Science Laboratory, ami két év múlva éri el a vörös bolygót.