Существовала Ли Жизнь За Пределами Земли? Профессор Пердью Прилагает Все Усилия, Чтобы Выяснить Это.

Брайони Хорган, адъюнкт-профессор наук о Земле, атмосфере и планетах в Университете Пердью, работает над тем, чтобы определить, одиноки ли мы во Вселенной или когда-то существовала жизнь на других планетах, таких как Марс. (Изображение Университета Пердью /Джон Андервуд)

Ученый Пердью играет решающую роль в миссии марсохода НАСА

УЭСТ—ЛАФАЙЕТ, Индиана. — Когда марсоход НАСА «Настойчивость» приземлится на поверхность Марса 18 февраля, он прибудет в кратер Джезеро, который хранит свидетельства того времени, когда на Марсе текли реки.

Миссия совершит следующий скачок в космической науке, занимаясь поиском признаков прошлой жизни на красной планете. Не марсиане из научно-фантастических комиксов, а древние микробы, которые, возможно, жили в реках, озерах и болотах Марса миллиарды лет назад.

Это научно важное место посадки в кратере Джезеро было выбрано НАСА после презентации Брайони Хорган, адъюнкт-профессора планетологии Университета Пердью, которая является членом научной команды Perseverance. Хорган провел исследование минералогии участка, которое дало один из основных результатов, способствовавших его выбору. Она также была в команде, разработавшей камеру, которая станет научным глазом для настойчивости.

Марсоход «Настойчивость» прибудет на Красную планету 18 февраля. Ученый-планетолог из Пердью Брайони Хорган была частью научной команды, которая выбрала место посадки в кратере Джезеро, к северу от экватора планеты. (Изображение предоставлено NASA Ames/USGS/JPL/Коррин Рохас. Эта работа лицензирована по лицензии Creative Commons Attribution-Некоммерческая лицензия 3.0 без регистрации)

Миссия

Основная миссия марсохода Perseverance — искать признаки прошлой жизни на Марсе. Хорган и ее коллеги подходят к работе как детективы-криминалисты, ищущие улики и буквально микроскопические частицы улик.

Любая жизнь, которая когда-то существовала на красной планете, оставила бы после себя химические улики, которые, как надеются ученые, все еще можно найти в скале.

«Цель этой миссии — найти признаки древней жизни на Марсе, а затем также собрать образцы для будущего возвращения на Землю», — говорит Хорган. «Возможно, это единственный шанс, который у нас когда-либо будет, чтобы сделать обе эти вещи, особенно возврат образца. Это действительно трудно сделать, и это дорого.

«Мы знаем, что у нас может быть только один шанс сделать это, и было трудно выбрать место. Если бы нам пришлось выбрать только одно место на Земле, чтобы собрать все данные обо всей истории планеты — ну, куда бы вы отправились? Но мы считаем, что кратер Иезеро — лучшее место для поиска доказательств существования жизни на Марсе, если она когда-либо существовала. И то, что мы найдем, поможет нам узнать больше о том, одиноки мы во Вселенной или нет».

Настойчивость будет тратить свое время на фотографирование, видео, измельчение породы с помощью лазеров (чтобы ученые могли определить химический состав), использование микроскопов для поиска органических молекул, бурение, анализ и выполнение различных научных работ. Это приведет к получению огромных объемов данных, на анализ которых ученым потребуются годы.

НАСА планирует отправить миссию по возвращению в следующем десятилетии для извлечения образцов, которые будут храниться в «Настойчивости».

«Привезти образцы с Марса было бы потрясающе», — говорит Хорган. «Это было бы не только инженерным подвигом — извлечь образцы и вернуть их, но это был бы первый раз, когда мы привезли бы образцы на Землю с другой планеты. Это было бы поистине историческим событием».

Марсоход Perseverance — это инженерное достижение размером с внедорожник, которое одновременно является передовым космическим аппаратом и мобильной научной лабораторией. Ученый-планетолог из Пердью Брайони Хорган была частью команды, которая разработала некоторые научные приборы, в том числе стереокамеру Mastcam-Z. (Любезно предоставлено НАСА/JPL-Калтех)

Ровер

Первый марсоход, миниатюрный, размером с микроволновку, приземлился Четвертого июля 1997 года. Американская публика сочла ровер очаровательным — возможно, даже очаровательным — и Hot Wheels вскоре начали выпускать популярную игрушечную модель этого корабля.

Настойчивость размером с автомобиль, пятый марсоход НАСА, с лихвой компенсирует научными возможностями то, чего ему не хватает в игрушечной привлекательности. Это самый большой и тяжелый марсоход, и он содержит футуристический набор технологий. У него есть лазеры для испарения породы (чтобы ученые могли видеть длины волн света, создаваемые для понимания химического состава), автономные возможности вождения, позволяющие ему перемещаться со скоростью, превышающей скорость ползания к следующему исследовательскому участку, сверла для сбора образцов размером с карандаш, внутренняя роботизированная система для сбора и хранения образцов, тестовая система для создания пригодного для дыхания кислорода из атмосферы Марса. И, как мог бы сказать покойный Стив Джобс, еще одна вещь: беспилотный летательный аппарат, похожий на вертолет, который попытается летать в атмосфере, которая в 100 раз тоньше земной.

Но для научной команды внимание будет приковано к 7-футовой роботизированной руке на внешней стороне ровера; на конце руки находится набор инструментов размером с газонокосилку.

«Эта роботизированная рука — действительно рабочая лошадка», — говорит Хорган. «Мы можем разместить его с точностью до миллиметра, что невероятно. А на руке — эти удивительные микроскопы, которые мы можем использовать для картирования минералов и органических материалов в очень мелком масштабе «.

На вершине мачты марсохода установлена специальная камера с двумя объективами Mastcam -Z, к которой Хорган испытывает особую привязанность, потому что она является частью команды, которая ее разработала и поможет управлять камерой на Марсе.

Камера имеет возможность масштабирования, достаточно мощную, чтобы ее можно было использовать для просмотра домашней мухи в дальнем конце футбольного поля. Камера может записывать изображения в цвете, в 3D и в видео. Он достаточно точен, чтобы ученые могли использовать его для композиционного анализа окружающей местности.

«На самом деле мы можем провести действительно простую спектроскопию, изучив зависимость длины волны солнечного света, отраженного от горных пород, чтобы помочь идентифицировать их минеральные отпечатки», — говорит Хорган.

Место посадки марсохода «Настойчивость» показано овальным кругом на краю кратера Иезеро. Посадочная площадка находится на краю того, что считается древней речной дельтой. На этом изображении зеленый цвет означает большую высоту, а синий — меньшую высоту. Планетолог Университета Пердью Брайони Хорган была членом команды ученых, которые определили и выбрали место посадки. (Любезно предоставлено НАСА/JPL-Калтех)

Посадочная площадка

Ожидается, что «Настойчивость» приземлится в определенном месте к северу от марсианского экватора в кратере Джезеро шириной 28 миль, выбранном научной группой. Это место привлекательно, потому что считается, что в кратере когда-то было озеро размером с озеро Тахо.

«Если вы посмотрите на это место, вы увидите свидетельства того, что в кратер ведет большой речной канал, образующий дельту, где он впадает в озеро, и второй большой речной канал, ведущий из кратера», — говорит Хорган. «Это место посадки является захватывающим, потому что у нас есть действительно четкие доказательства того, что это древнее озеро существовало, что в нем была устойчивая жидкая вода в течение достаточно долгого времени, чтобы создать эту древнюю дельту, и что было достаточно потока воды, чтобы выйти с другой стороны, чтобы создать канал оттока. Это говорит о том, что озеро было долгоживущей и стабильной средой, в которой могла существовать древняя микробная жизнь».

Марсоход попытается приземлиться на краю кратера недалеко от дельты, чтобы исследовать оба ландшафта. Целевое место известно как «посадочный эллипс».

«Посадочный эллипс для Марса 2020 составляет примерно 7 на 9 километров, что на самом деле очень мало. Если вы вспомните хотя бы 17 лет назад, когда мы отправили на Марс два марсохода, Spirit и Opportunity, их посадочный эллипс составлял около 100 километров для каждого из них. Итак, мы действительно хорошо научились точно определять нашу посадку», — говорит она.

Ученые, ищущие признаки прошлой жизни на Марсе, сосредоточены на области, богатой минералами, называемыми карбонатами (зеленый цвет на этом изображении), которые на Земле известны сохранением окаменелой жизни.  (Любезно предоставлено NASA/JPL-CALTECH/MSSS/JHU-APL/Purdue/USGS)

Наука

Для этой миссии на Марс ученые ищут признаки прошлой жизни, ища биосигналы, которые являются подсказками о том, что когда-то там существовала жизнь. Биосигналы могут варьироваться от чего-то столь же малого, как конкретные изотопы или химические вещества, производимые живыми существами, такие как холестерин, до чего-то гораздо большего, такого как микроскопические окаменелости.

«Кость динозавра — это пример биосигнала, который мы находим в древних породах на Земле», — говорит Хорган. «Я бы с удовольствием нашел доказательства того, что динозавры когда-то бродили по Марсу, но вместо этого мы будем искать биосигналы микробов размером с бактерию».

Именно здесь в игру вступают сохраненные образцы настойчивости. Планируется, что отдельная миссия, которая будет выполнена в партнерстве с Европейским космическим агентством, вернется на Марс и заберет образцы.

«Как только образцы вернутся на Землю, мы сможем использовать гораздо более мощные инструменты, такие как сканирующие электронные микроскопы, чтобы подтвердить, были ли эти биосигналы созданы микробами», — говорит она.

«В рамках нашей работы по оценке озера Езеро во время выбора участка я возглавил команду по изучению минералогии озерных отложений. И мы пришли к действительно крутым результатам».

Хорган и ее коллеги обнаружили следы карбонатов на краю бывшего озера, в том, что Хорган описывает как «кольцо для ванны». Кольцо карбонатов возникает как раз там, где предсказаны древние береговые линии и пляжи озера, поэтому команда предложила, чтобы они образовались на краю озера.

На Земле карбонаты известны двумя вещами. Во-первых, они указывают на то, что место, где они были найдены, когда-то содержало воду. Во-вторых, они образуют отложения, которые обычно богаты окаменелостями.

«Это действительно захватывающе, потому что это именно то место, куда вы отправились бы в поисках микробных биосигналов из озера на Земле. Когда эти минералы выпадают в осадок из воды, они могут задерживать все, что угодно, включая микробы и органические материалы», — говорит она. «Итак, мы проделали большую работу в команде, чтобы попытаться спланировать, как мы собираемся исследовать этот сайт».

Запуск марсохода приносит радость и беспокойство, разделенные семью месяцами, говорит ученый—планетолог Университета Пердью Брайони Хорган, которая входит в научную команду миссии марсохода — волнение при запуске становится беспокойством, когда марсоход врезается в тонкую атмосферу планеты. (Любезно предоставлено НАСА/JPL-Калтех)

Приземление

«Посадка всегда такая напряженная, потому что вы, по сути, отправляете свой драгоценный ровер, о котором вы столько часов думали и над которым работали, в гигантском огненном шаре, чтобы врезаться в поверхность планеты», — говорит она. «Огненный шар образуется, потому что марсоход входит в атмосферу Марса со скоростью 13 000 миль в час, создавая огромную плазменную оболочку вокруг марсохода. Вы не можете получить радиосигналы через плазменный огненный шар. Марсоходу требуется семь минут, чтобы спуститься на поверхность с момента входа в атмосферу.

«Но также требуется семь минут, чтобы радиосигнал вернулся на Землю. Итак, к тому времени, когда мы получим сигнал о том, что марсоход вошел в атмосферу, либо он действительно находится на поверхности планеты, дела у него идут хорошо, либо он врезался в поверхность. Вы просто не знаете, поэтому мы будем с нетерпением ждать первого сигнала от марсохода, чтобы узнать, что он благополучно приземлился. Вот почему мы называем это семью минутами ужаса».

Иногда для изучения Марса исследователи должны сначала изучить аналогичные участки на Земле, которые могут напоминать местность на Марсе, которую ученые называют аналоговой средой. Например, в восьми часах езды от Стамбула, Турция, находится глубокое озеро Салда, в котором есть карбонаты и окаменелые микробы в виде строматолитов, именно такого типа, который ученые надеются найти в кратере Джезеро на Марсе. (Изображение Университета Пердью / Брайони Хорган.)

Будущее

«Одна из лучших вещей в такой миссии на Марс, как эта, заключается в том, что это отличная возможность для студентов принять участие. У меня есть пара аспирантов, которые помогают с анализом места посадки в команде и будут помогать управлять марсоходом на Марсе», — говорит Хорган. «Мы планируем, что старшекурсники в Пердью также будут работать над обработкой и анализом данных ровера».

Иногда работа со студентами включает полевые работы на участках Земли, которые могут напоминать местность на Марсе, которую ученые называют аналоговой средой. Например, в сентябре 2019 года Хорган, аспирант Брэдли Гарчински и исследовательская группа отправились за восемь часов из Стамбула, Турция, в глубокое озеро, озеро Салда. В озере есть карбонаты и окаменелые микробы в виде строматолитов, именно такого типа, которые ученые Марса надеются найти в кратере Иезеро.

«Вот как мы готовим будущее планетарной науки. Мы привлекаем их к миссии, и через несколько лет они могут стать руководителями миссии», — говорит Хорган.

Об университете Пердью

Университет Пердью является ведущим государственным исследовательским учреждением, разрабатывающим практические решения самых сложных задач сегодняшнего дня. Заняв 6-е место в рейтинге самых инновационных университетов Соединенных Штатов по версии U.S. News & World Report, Пердью проводит исследования, меняющие мир, и делает открытия за пределами этого мира. Стремясь к практическому и онлайн-обучению в реальном мире, Purdue предлагает преобразующее образование для всех. Стремясь к доступности и доступности, Пердью заморозил плату за обучение и большую часть сборов на уровнях 2012-13 годов, что позволило большему числу студентов, чем когда-либо, получить высшее образование без долгов. Посмотрите, как Пердью никогда не останавливается в настойчивом стремлении к следующему гигантскому скачку в https://purdue.edu/.

Писатель Стив Тэлли, steve@purdue.edu, @sciencewriter

Контакты для СМИ: Брайан Хучел, 765-494-2084, buchel@purdue.edu

Источник: Брайони Хорган, briony@purdue.edu, @ирония судьбы

Примечание для журналистов: НАСА предлагает би-ролл, анимацию марсохода на поверхности Марса и видео испытаний марсохода. Также имеется пресс-подборка.

Журналисты, посещающие кампус: Журналисты должны следовать протоколам Защиты Пердью и следующим руководящим принципам:

Примечание для журналистов: НАСА предлагает би-ролл, анимацию марсохода на поверхности Марса и видео испытаний марсохода. Также имеется пресс-подборка.  Журналисты, посещающие кампус, должны следовать рекомендациям по охране здоровья посетителей.

https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2021/Q1/has-life-existed-beyond-earth-purdue-professor-going-to-great-lengths-to-find-out.html

Ссылка на основную публикацию