Búcsú az Opportunitytől

Az amerikai űrhivatal, a NASA tegnap este bejelentette, hogy sikertelen volt az utolsó próbálkozás. hogy felvegyék a kapcsolatot a tavaly nyári marsi globális porvihar során bajba került Opportunity marsjáróval. A NASA JPL kutatóintézetben tartott sajtótájékoztatón ezzel hivatalosan is befejezettnek nyilvánították az űrkutatás történetének egyik legsikeresebb küldetését.

A MER marsjáró a marsi felszínen.Illusztráció: NASA/JPL/Cornell Egyetem

A Mars Exploration Rover (MER) program keretében 2004. januárjában a Marsra érkező, a Jet Propulsion Laboratory (JPL) által épített és üzemeltetett, 90 napos élettartamra tervezett Spirit és Opportunity marsjárók leszállóhelyük geológiai környezetét voltak hivatottak felderíteni, ezen belül is legfontosabb feladatuk az egykori folyékony víz nyomainak keresése volt. A napelemekkel, kamerákkal, robotkarjukon kőzetek összetételét vizsgáló műszerekkel és hat kerékkel felszerelt marsjárók élettartamukat maximálisan túlteljesítve lehetővé tették a kutatóknak, hogy részletes betekintést kapjanak az ősi Mars viszonyaiba. 

A Gusev-kráterben landoló Spirit 6 éves küldetésének nagy részében a leszállóhelytől nem messze található, a 2003-ban katasztrófát szenvedett Columbia-űrsiklóról és legénységéről elnevezett Columbia-dombokat vizsgálta. Az itt elterülő kőzetek elemzése során semleges pH-jú, folyékony vizes környezetben keletkezett ásványokra bukkant, de legfontosabb felfedezése egykori vulkáni aktivitás jeleinek, így egy termálvizes forrásnak a megtalálása volt a Home Plate-nek elnevezett területen, amely potenciális élőhelyül szolgálhatott marsi mikróbák számára. 

14 év alatt 45 kilométer

Az Opportunity a bolygó másik oldalán, a Meridiani Planum régióban landolt, egy 22 méteres kráterben, ahol szinte rögtön folyékony víz jelenlétében keletkezett ásványokra bukkant. Több mint 14 éves küldetése során 45.16 kilométert tett meg a felszínen, felállítva ezzel a legnagyobb földön kívül megtett felszíni távolsági rekordot. Részletesen vizsgált több a síkságon elterülő krátert, köztük a 22 kilométeres átmérőjű Endeavour-krátert. Az Opportunity a tavaly nyáron küldetése végét okozó porviharig az Endeavour kráterfalán található vízmosásra hasonlító Perseverance völgyet vizsgálta, és keletkezésének módját próbálta megfejteni. Mindkét marsjáró egyértelmű bizonyítékot szolgáltatott arra, hogy az ősi Mars sokkal nedvesebb volt a mainál, és alkalmas lehetett mikrobiális élet fenntartására.

Az Opportunity-t több mint 14 éves küldetése során veszélyeztette marsi dűnében való elakadás, porviharok, dermesztően hideg marsi telek, technikai meghibásodások, memóriazavarok és kormányzati forrásmegvonások, amiket az amerikai kongresszus számtalan alkalommal megakadályozott . Végül a sosem látott erősségű, 2018. júniusi globális porvihar miatt a rover napelemtáblái nem tudtak elegendő energiát előállítani, és június 10-én megszakadt vele a kapcsolat. A marsi légkör augusztus végére már többnyire kitisztult, de az Opportunity hónapokkal később sem reagált a földi irányítók kommunikációs próbálkozásaira. Az elmúlt hetekben minden utolsó hibajavítási parancsot bevetettek a mérnökök, mindhiába. Bár a küldetés vége szomorú pillanat azok számára, mint jómagam is, akik kezdetektől követték a Spirit és Opportunity munkáját, felfedezéseik, az általuk hátrahagyott tudományos örökség és inspiráció sokáig velünk maradnak még. A NASA három keringőegységből, a Curiosity marsjáróból és InSight leszállóegységből álló flottája hamarosan kiegészül a Mars 2020 marsjáróval, és folytatja a bolygó múltjának és jelenének kutatását, illetve a jövőbeli emberes expedíciók előkészítését.

A MER program

Az amerikai űrhivatal a sikeres, de életnyomokat nem találó Viking-1 és Viking-2 leszállóegységek (és hozzájuk tartozó keringőegységek) után 11 évig nem küldött űrszondát a Marshoz. Amikor végül igen, akkor a Mars Observer 1993-as, közvetlen pályára állás előtti elvesztése sem igazán javított a helyzeten. Még ugyanabban az évben elindult viszont a NASA Mars kutatási programja, amelynek célkitűzése az egykori marsi élet lehetőségének vizsgálata, a bolygó klímájának, geológiájának karakterizálása és az emberes küldetésekre való felkészülés volt. 

Végül 1997 júliusában tört meg a jég az ambiciózus Mars Pathfinder és az általa szállított kis marsjáró, a Sojourner megérkezésével. A Viking űrszondákhoz képest elenyésző költségvetésű, néhány év alatt összerakott küldetés bizonyította, hogy gyorsan és olcsón is lehet a Marsot vizsgálni, ezzel megnyitva a kaput a Mars-kutatás reneszánsza előtt. A Pathfindert 2 hónappal később követte a Mars Global Surveyor keringőegység, amelynek nagy felbontású kamerája és kommunikációs egysége elengedhetetlen volt a későbbi MER program számára. 

Úgy tűnt tehát, hogy minden jól alakul. A Mars Climate Orbiter keringőegység, a Mars Polar Lander leszállóegység és a Deep Space 2 penetrátorok 1999-es elvesztése azonban óriási kudarc volt az űrügynökség számára. Az elveszett küldetések méréseit csak a 2010-es évek végére sikerült pótolni a MAVEN keringőegységgel, a Phoenix-leszállóegységgel és részben az InSight leszállóegyéggel.

Az összes sikeres marsi leszállóegység landolási helye. Látható, hogy a Spirit és az Opportunity a bolygó egymástól nagyon távoli területein landoltak.Fotó: NASA/JPL

A Mars Exploration Rover program tehát ebben a kontextusban született meg. A kedvező 2003-as marsi indítási ablak érdekében mindkét marsjáró és az őket a Marshoz szállító egységek mindössze 35 hónap alatt készültek el a JPL-ben. A küldetés tudományos vezetője Steve Squyres lett. A kutatók a Spirit számára az egykori krátertónak helyt adó Gusev-krátert, az Opportunitynek pedig a bolygó másik felén található Meridiani síkságot választották leszállóhelyül. Utóbbit többek közt azért, mert a Mars Global Surveyor szonda hematit vastartalmú oxidásványt talált, amely többnyire folyékony vizes környezetben jön létre. Mindkét leszállóhely a bolygó egyenlítőjének közelében volt, hogy a szondák napelemei a lehető legtöbb energiát kapják a küldetés során.

A MER projekt fő tudományos céljai a leszállóhely környezetében lévő kőzetek, ásványok és talaj karakterizációja, az egykori vizes környezettel összefüggő bizonyítékok – üledékes kőzetek, víz jelenlétében létrejövő vastartalmú ásványok, esetleges hidrotermális aktivitás – azonosítása, illetve a jelenlegi környezetet létrehozó geológiai és kémiai folyamatok meghatározása voltak. Emellett fontos célkitűzés volt, hogy megállapítsál: alkalmas volt-e a leszállóhelyek ősi környezete az élet létrejöttére és fennmaradására. 

A Spirit és Opportunity szinte teljesen egyformák. Mindkettőt hatkerekes futóművel, nagy napelemtáblákkal, navigációs kamerákkal, oszlopra szerelt, forgatható sztereó panorámakamerákkal és robotkarral szerelték fel. A tudományos berendezések a robotkarjaikon kaptak helyet. A műszercsomag három, a talaj, a kőzetek és az ásványok összetételét megállapító MINI-TES (miniatűr infravörös spektrométer) spektrométerből, egy Mössbauer spektrométerből és egy APXS (alfa-részecske röntgen spektrométer) spektrométerből, valamint egy mikroszkopikus kamerából és egy kőzetcsiszolóból állt.

A MER program áttörő sikere nélkül a későbbi nagy költségvetésű Mars Science Laboratory küldetés sem valósulhatott volna meg: ennek eredménye lett a bolygón 2012 augusztus 5-én szenzációs landolást végrehajtó Curiosity marsjáró és számtalan ősi környezeti viszonyokra és lakhatóságra vonatkozó felfedezése a Gale-kráterben.

Az Opportunity felfedezései

A Földről 2003. július 7-én indított Opportunity 2004. január 25-én landolt a Marson, a Meridiani Planum síkságon. A légzsákokba burkolt platformon landoló szonda a felszínen való pattogás és gurulás után a később Eagle-kráternek nevezett, közel 22 méteres átmérőjű mélyedésben állt meg. A küldetés rögtön szerencsésen indult, mivel az első felvételeken a kutatók egy izgalmas kőzetkibukkanásra lettek figyelmesek a kis kráter peremén. Ez néhány héttel később a marsjáró első tudományos célpontja lett. Vizsgálatából kiderült, hogy víz jelenlétében formálódó, vas-szulfát jarozit ásványok találhatók rajta. További mérések arra engedtek következtetni, hogy a területen lévő víz kémhatása savas volt, nehezebb körülményeket támasztva potenciális életformák számára. A talajban gömb alakú, vas-tartalmú ásványokra bukkant, melyekről később kiderült, hogy hematitot tartalmaznak, megerősítve a Mars Global Surveyor szonda bolygó körüli pályáról végzett méréseit.

Gömb alakú hematit-ásványok az Opportunity 2004 márciusi felvételén.Fotó: NASA/JPL

Az irányítók ezután az Opportunity-t kivezették a kráterből és a közeli Endurance-kráter felé irányították. Ezt a 130 méteres krátert 2004 április 20-án sikeresen el is érte, majd pedig belekezdett a robotkarján lévő műszerekkel a környező kőzetek vizsgálatába. Június 8-án bemerészkedett a kráterbe, hogy az ott elterülő, a marsi múlta betekintést engedő kőzetrétegeket tanulmányozza. A kráterből marsi felhőket is sikerült megfigyelnie. Összesen 180 marsi napot töltött az Endurance-ben, ami után az irányítók úgy döntöttek, ideje továbbállni.

A Burns-sziklafal az Endurance-kráterben, az Opportunity 2004. decemberi mozaikfelvételén.Fotó: NASA/JPL

Az Opportunity új célpontja a közeli Erebus-kráter lett. Mielőtt azt elérte volna, 2005 januárjában megvizsgálta saját hővédő pajzsának maradványait, és megtalálta az első meteoritot egy másik bolygó felszínén. Az Erebus kráter felé tartó út során, az Opportunity 2005 áprilisában elakadt egy homokdűnében. Földi szimulációk segítségével az irányítók kidolgozták, hogyan kellene a kerekeknek forogniuk a marsjáró kiszabaduláshoz, és ez 2005. június 4-én sikeresen meg is történt. Néhány hónappal később, októberben a rover végül elérte a krátert, és egészen 2006 márciusáig vizsgálta annak kőzetkibukkanásait. Itt sor került az egyik első, a küldetés teljes élettartamát végigkísérő „tisztító eseményekre”, melynek során marsi széllökések letisztították a napelemekre rakódott port.

A bal oldali képen az első Opportunity által talált meteorit, a jobb oldalin a szonda hővédő pajzsának egy darabja láthatóFotó: NASA/JPL

A következő állomásként a korábban vizsgáltaknál nagyobb, 730 méteres átmérőjű Victoria-krátert választották a szakemberek. Az eredeti leszállóhelytől 7 kilométerre lévő területet 2006 szeptemberében érte el a marsjáró. Fő feladata a kráterfalak szikláinak tanulmányozása volt. Emellett az APXS műszer először vizsgálta a légkör összetételér, különös tekintettel annak argontartalmára.

A Victoria-kráter oldalfalának kőzetrétegei.Fotó: NASA/JPL

A Victoria-kráter peremének vizsgálatát 2007 nyarán félbeszakította az Opportunity által tapasztalt első globális marsi porvihar. A napfény 90 százalékát blokkoló porvihar során 128 Wh-ra csökkent a rover napelemei által előállított energia. Ez éppen csak elegendőnek bizonyult a marsjáró túléléséhez. 2007 augusztusában a porvihar lecsendesült, és az Opportunity folytatni tudta munkáját. A következő év augusztusáig a kráter oldalfalhoz közeli, Duck Bay nevű régióját vizsgálta.

Az Opportunity által a küldetés 14,5 éve alatt megtett út. Jól láthatók rajta a fontos állomások, az Eagle-kráter, az Endurance-kráter, a Victoria-kráter és a hatalmas Endeavour-kráter.Fotó: NASA/Wikipedia/James919

A kutatók ekkor úgy döntöttek, hogy elindítják a marsjárót a 12 kilométer távolságra lévő, óriási Endeavour-kráter felé, mert a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) keringőegység mérései tudományos szempontból kulcsfontosságú szilikátos agyagásványokat azonosítottak a kráter peremén.

A 2009-es és 2010-es év teljes egészében az Endeavour irányába tartó utazással telt, amelynek során meteoritokat, homokdűnéket és kisebb krátereket vizsgált a marsjáró. 2010 közepére az Opportunity felvételein már feltárult a 22 kilométeres átmérőjű Endeavour távoli pereme.

Az Endeavour-kráter pereme a távolból az Opportunity felvételénFotó: NASA/JPL

Végül a marsjáró 2011 augusztusában sikeresen megérkezett az Endeavourhöz, három évvel azután, hogy elhagyta a Victoria-krátert. Négy hónappal később az Endeavour nyugati peremén, a Homestake-formációban gipszerakódásra bukkant, amely egyértelműen folyékony víz jelenlétében keletkezett, amikor a víz kőzetek repedésein áramlott keresztül, és kalcium rakódott ki belőle. Azután továbbállt a kráter szélén lévő Cape York formáció felé, ahol a következő marsi telet töltötte.

A folyékony víz jelenlétére utaló gipsz lerakódás az Endeavour-kráter peremén.Fotó: NASA/JPL

2012-ben folytatta vizsgálatait a kráter peremén, megünnepelte háromezredik marsi napját, és déli irányba indult. Az Opportunity 2013 elején küldetésének egyik legfontosabb felfedezését tette a Mars Reconnaissance Orbiter keringőegység által azonosított agyagásványok in situ megtalálásával. Miután elhagyta a Cape York területet, a kráter nyugati oldalán keletkezett dombok lábánál lévő Solander pont felé indult, és azt 2013 októberében sikeresen el is érte.

Az Endeavour-kráter nyugati peremének dombjaiFotó: NASA/JPL

2014 elején elkezdett felmászni a kráterperemen lévő dombokra, miközben a kutatók a Science folyóiratban közzétették a szonda legfrissebb eredményeit. Ezek olyan kőzeteket mutattak, amik a küldetés kezdeti megfigyeléseivel ellentétben egy semleges pH-jú, potenciális ősi mikrobiális élet számára kedvező vizes környezetben jöttek létre. Az év végén memóriahibák nehezítették a marsjáró működését, melyek innentől kezdve már végigkísérték az egész küldetést. Ez nem hátráltatta a tudományos méréseket, azonban a kutatóknak minden marsi éjszaka előtt le kellett tölteniük az adatokat az Opportunityről. A szonda mindezek ellenére 2015-re elérte a Cape Tribulation domb csúcsát, ahonnan lélegzetelállító panoráma tárult elé.

A Cape Tribulation csúcsáról készült panorámafelvételFotó: NASA/JPL

A marsjáró 2016-ban a Cape Tribulation csúcsától délre elterülő Marathon-völgyet vizsgálta, amely nevét az Opportunity által a leszállóhelye óta teljesített 42 195 kilométeres maratoni távolságról kapta. Márciusban egy porördögöt fotózott le az Endeavour-kráterben (ezek társa, a Spirit landolási helyén gyakoribbnak bizonyultak a küldetések ideje alatt). 2016 végén maga mögött hagyta a Marathon-völgyet, és közvetlenül a kráterfal kőzeteit kezdte vizsgálni.

Porördög az Endeavour-kráterben.Fotó: NASA/JPL

2017-re a kutatók célja a pár száz méterrel délebbre, a Mars Reconnaissance Orbiter felvételein felfedezett apró vízmosásra emlékeztető alakzat elérése volt. A Preserverance-völgynek elnevezett képződményhez 2017. szeptemberében jutott el a marsjáró. A 2018 júniusi globális porviharig egyre lejjebb haladt a kráterfalon található völgyben, hogy annak kőzeteit és formációit vizsgálja. A kutatók célja a völgy képződési módjának megállapítása volt, azaz hogy folyékony víz, jég vagy szél általi erózió útján keletkezett-e.


A Perseverance-völgy a Mars Reconnaissance Orbiter felvételeiből készült 3D kép közepén láthatóFotó: NASA/JPL/UA

A végzetes porvihar

A Marson néhány évente jellemzőek globális porviharok, amelynek során nagy mennyiségű por kerül a légkörbe, drasztikusan csökkentve a felszínre érkező napsugárzás mennyiségét. Ezeket nem teljesen a földi porviharokhoz hasonlóan kell elképzelni: a felszínen leginkább annyi észlelhető belőlük, hogy minden sötétbe borul a légkör átlátszóságának (tau) drasztikus csökkenése miatt. A Spirit és az Opportunity 2007-ben már sikeresen átvészelt egy globális porvihart, így megvolt az esély rá, hogy ismét szerencséje lesz az Opportunitynek.

A 2018-as globális porvihar kialakulása a Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) felvételein.Gif: NASA/JPL

A porvihar első jelei a NASA Mars Reconnaissance Orbiter szondájának felvételein tűntek fel először, tavaly május végén. Az Opportunityhez relatíve közel keletkező porvihar azonban június elejére minden korábbinál rosszabbra fordult. Az utolsó kommunikációra a marsjáróval június 10-én került sor, amikorra a légköri átlátszatlanság olyan mértékűre nőtt, hogy a szonda nem tudta feltölteni akkumulátorait.

A Curiosity felvételei a rosszabbodó globális porviharról.Fotó: NASA/JPL

Ekkorra a bolygó túloldalán lévő Curiosity marsjáró képein is megjelentek a globális méretűvé duzzadó porvihar jelei. Az Opportunity-vel ellentétben nem napelemeket, hanem nukleáris akkumulátort, RTG-t használó Curiosity működését érdemben ez nem befolyásolta, és a porvihar megfigyelése mellett folytatta normál tudományos tevékenységét.

A Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) 2018. szeptember 20-ai felvételén, a fehér téglalap középpontjában az Opportunity marsjáró látható.Fotó: NASA/JPL

A porvihar csak július végén kezdett csendesülni, amikor már több por hullott a felszínre a légkörből, mint amennyi felszállt róla. Szeptemberre annyira kitisztult a levegő, hogy az MRO felvételein láthatóvá vált az Opportunity, azonban a marsjáró ennek ellenére azóta sem hallatott magáról.

Az Opportunity egyik utolsó felvétele a marsi felszínről, amely az 5105-ik marsi napon (sol) készült.Fotó: NASA/JPL

A Spirit és az Opportunity részletes tudományos eredményeinek a Curiosity vizsgálataival való összehasonlításáról, a marsi folyékony víz keresését és a bolygó ősi klímáját övező vitákról a cikksorozat jövő heti, második részében lesz szó.

Mit üzennek egymásnak a növények?

A növények olyan fokú kémiai diverzitást állítanak elő, amit talán most még felfogni sem vagyunk képesek. Parádi István, az ELTE TTK Növényélettani és Molekuláris Növénybiológiai Tanszék egyetemi adjunktusának előadása a márciusi Budapest Science Meetupon.