Bloggen fra Mars

Mars-oxydanten identificeret

Foreløbige analyser af Mars-jorden tyder på at jorden - i det mindste i de allerøverste lag - indeholder en kemisk forbindelse kaldt perchlorat.

Dette billede blev taget af Phoenix Mars Landers 'Surface Stereo Imager' den 8. juli 2008 (Sol 43, den 43. mars-dag efter landingen). Billedet viser den rende, som kaldes Snow White. To prøver blev leveret til 'Wet Chemistry Laboratory' som er en del af Phoenix's Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer (MECA). Den første prøve, 'Rosy Red', blev taget fra overfladen lige til venstre for renden. Den anden prøve, 'Sorceress', blev taget fra midten af Snow White. (Foto: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University)

Perchlorater er kraftige oxydanter, som findes blandt andet i kunstgødning. Alene siger stoffet ikke noget om biologisk potentiale. Generelt er kraftige oxydanter ikke gunstige for liv, men der findes steder på jorden - blandt andet i meget tørre ørkner - hvor mikrober lever af blandt andet af at nedbryde perchlorater; visse af disse forbindelser kan altså fungere som en energikilde for mikrober - og det er et af de krav vi har for at en 'jord' har biologisk potentiale - dvs. at der er mulighed for at biologi vil kunne overleve, fungere og formere sig i jorden.

Der ER fundet organiske forbindelser bl.a. i Atacama-ørknen i nitrat-aflejringer og mikrober, hvoraf nogle udnytter perchlorater og andre blot lever uden at blive generet af disse forbindelser. I Atacama dannes disse forbindelser tilsyneladende på overfladen af små luftbårne partikler ved foto-kemi - og noget lignende kan meget vel være tilfældet på Mars.

Årsagen til at denne opdagelse er så stor er, forudsat at det bliver bekræftet ved yderligere undersøgelser, er at det helt siden Viking-missionerne i 1976 har været en gåde, hvad præcis det er, som gør Mars-jorden oxyderende. Og det er altså det vi nu (måske) har fundet ud af.

Fordelingen af stoffet er vigtig for potentialet for biologi i Mars-jorden. Visse udgaver af stoffet kan være så oxyderende at de - sammen med andre forbindelser - er i stand til at ødelægge organiske forbindelser, men i sig selv er de ikke meget reaktive. Et bestemt perchlorat, magnesium-perchlorat, er også et effektivt tørringsmiddel, dvs. stoffet er i stand til at kontrollere luftfugtigheden lokalt.

Fundet er gjort ved hjælp af en våd-kemi-analyse-celle i MECA. Cellen indeholder ion-sensorer og man detekterer altså ikke den samlede kemiske forbindelse, men indgående laboratorie-analyser - og analyser af indsamlede jordprøver, både 'Rosy Read' og 'Sorceress', på Mars synes at bekræfte tilstedeværelsen af perchlorat.

Vi mangler endnu at verificere at resultatet er helt i overensstemmelse med resultater fra andre instrumenter om bord på landeren. TEGA har forsøgt at analysere flere prøver udtaget forskellige steder på overfladen og i forskellige dybder. Hvis man i TEGA ser frigivelse af både oxygen (ilt) og chlor (Cl) vil det tyde på at perchloratet er enten Mg-, Ca- eller Fe-perchlorat - og det, at man ikke har set disse opførsler under analyserne, tyder på at forbindelserne i Mars-jorden enten er blandede eller mere komplicerede, end disse forbindelser.

Herudover mangler vi at bekræfte, at resultatet vil være gældende for mere end blot de helt lokale omgivelser omkring Phoenix-sonden.

Vi har prøvet at undersøge om stoffet findes også dybere nede (ca. 5 cm), men i hvert fald det første forsøg tyder på, at det ikke er tilfældet - man kan sige, at vi nu måske bedre forstår hvad det oxyderende stof, som måske ødelægger organisk materiale er, men vi har endnu ikke helt præcis identificeret det. Gættene har tidligere været mange (bl.a. brintoverilte eller ultrahøjt oxiderede forbindelser), men vi har snævret mulighederne væsentligt ind - og ved nu bedre, hvordan vi skal lede efter biologiske habitater, både nær overfladen og dybere nede.

Det danske Mars-hold (delvis i Tucson, delvis i København)

Læs mere om fundet hos NASA: Phoenix Mars Team Opens Window on Scientific Process

Mars-jord minder om Jord-jord

Isen dukker frem... (Foto: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University)

 
Efter at Phoenix folket holdt en lille pause den 4. juli, er vi nu tilbage på fuld kraft. Den 4. juli havde stort set alle fri, kun nogle få holdt øje med de data, der kom ned fra Phoenix.

Programmet var primært billeder, bl.a. til det store Peter Pan-panorama-billede af omgivelserne. Peter Pan er nu meget tæt på at være færdig. Det kan kan, ifølge Mark Lemmon, hovedansvarlig for SSI, være når som helst.

Idag er en endnu en milepæl nået: Den anden prøve er nu blevet leveret til vådkemi-laboratoriet, WCL. Umiddelbart ligner målingerne dem, vi fik ved første prøve: Den marsiske jord, minder om det, vi kender herfra Jorden. Den er ikke giftig eller hverken meget basisk eller sur.

Sam Kounaves, som er hovedansvarlig for WCL, udtalte efter at havde analyseret den første prøve, at der kunne gro asparges i den jord, der har været leveret til WCL. Det var naturligvis underforstået, at der skulle tilsættes noget gødning og tryk og temperatur - forhold der skal være noget anderledes, end dem man finder på Mars.

Der er to vådkemiceller tilbage, men det ligger lidt ude i fremtiden med prøver til dem. Tilgengæld har det høj prioritet at få en prøve til TEGA'en, Phoenix' massespektrometer. Det ser desværre ud til, at TEGA'en kun kan håndtere en prøve mere pga. en kortslutning. Denne prøve skal helst være isholdig, men det skulle være muligt at få nu.

På billedet her kan man se, hvordan gravning med tiden har ført Phoenix helt ned til isen... Det bliver spændende i en nær fremtid at undersøge den nærmere.

 

En skelsættende jordprøve

 

Billedtekst og større foto er på vej! Indtil da: Se større udgave på NASA's hjemmeside om missionen

Analysen af jordprøven leveret til og under analyse i MECA kemi-laboratoriet blir uden tvivl skelsættende.

Fundet af kalium (K), natrium (Na), magnesium (Mg) og chlor (Cl) i jorden kun få cm under overfladen tyder på at jorden har været under indflydelse af saltholdigt vand. Vi glæder os til at analysen af jordens ioner og analysen af varmebehandlingen i TEGA'en bliver færdig, så vi kan få yderligere oplysninger om, hvorvidt denne jord vil kunne understøtte biologi i området.

Selv er jeg ikke længere spor i tvivl om at vi har fundet vand i jorden - vi har set stykker af lyst materiale sublimere (dvs. fordampe direkte fra den faste fase) i solens lys - præcis som vand-is vil gøre det under Mars' tryk- og temperatur-forhold - vi mangler blot at udtage en prøve så dybt nede, at vi kan bringe dette isholdige materiale helt til en af TEGA'ens ovne og analysere det til bunds der. Så er jeg overbevist om at vi vil se et klart signal fra vand.

Det der så blir meget spændende er at se på forholdet mellem let vand (H2O) og tungt vand (DHO) fordi disse tal vil kunne give os en ide om, hvor stort vandreservoiret er under Mars' overflade.

Også vindmålingerne vha. den vindsensor, Telltale, som Århus Universitet har leveret til missionen, er begyndt at give et godt billede af vindforhold døgnet rundt. Netop i går blev de førte natlige vindmålinger udført og vi har dermed efterhånden fået målinger gennem det meste af døgnet. Det viser sig, at vinden om formiddagen fortrinsvis kommer fra syd- syd-øst, mens den i løbet af eftermiddagen drejer så den fortrinsvis kommer fra nord.

Niels Bohr Institutets Magnet-eksperimenter har givet resultater både fra magnet-substraterne i MECA mikroskopi-stationen og fra de tre kalibreringstargets, der sidder på landerens instrument-dæk. Netop nu er dele af disse resultater ved at blive analyseret, vi mangler endnu gode mikroskopbilleder af en slags af de leverede magnet-substrater, før vi rigtigt systematisk vil kunne sammenligne med vores egne laboratorie-eksperimenter.

På de tre kalibreringstargets samles luftbåret støv løbende under missionen, og vi kan nu se at støvlaget gradvis blir tykkere og snart vil vi kunne begynde at studere detaljerne i spektret af dette støv og dermed kunne sammenligne med det støv vi samler på Spirit og Opportunity nær Mars' ækvator.

Så der er gang i den!

 

Godt gang i våd-kemi-laboratoriet

Phoenix har netop gravet endnu et spor i Wonderland. (Foto:Phoenix)

I de seneste dage har vi leveret første prøve til Microscopy, Electrical conductivity and Chemical Analyzer (MECA)'s første våd-kemi-celle (WCL; internt på holdet kaldt og udtalt "Wickl"-cell - kort for Wet Chemistry Laboratory cell).

Det har været turbulente dage siden synet af sublimerende vand-is, som forsvandt helt i løbet af 3-4 dage, i Dodo-Goldilock grøften. Endnu en grøft er blevet gravet i Wonderland. Herfra er en prøve Rosy Red blevet leveret til MECA's mikroskopistation og til wickl-cellen. Så nu venter vi spændt på analyserne for pH og salte. Måske disse analyser kan give svar på, hvorfor den første jordprøve klistrede sådan på TEGA'ens celle nr. 4.

Dørene på den næste TEGA celle er ikke åbnet så meget som ønsket. Imidlertid har forsøg i "sandkassen" på Science Operations Center vist at det stadig vil være muligt at få tilstrækkeligt med jord gennem sprækken til at det skulle være muligt at lave en god analyse af jorden i TEGA-ovnen.

Gennem de sidste dag er billed-data fra de to grøfter blevet undersøgt intensivt og diskuteret indgående for at prøve at forstå, hvordan det lyse, kraftigt materiale, der er observeret i bunden af grøften evt. kan hænge sammen med dannelse af rimfrost.

 

Fra sporet har Phoenix gravearm indsamlet en prøve, som her afleveres til MECA's mikroskopistation og til wickl-cellen.

Phoenix har fundet is - det er helt sikkert!

 

På de første billeder fra den 15. juni var der store klumper af is i gravesporene - få dage efter var klumperne væk. (Foto: NASA)

Det der overbeviste os, er de to billeder af dodo-grøften (som ses her). Billederne er taget med fire mars-dages mellemrum, og man ser tydeligt, at nogle af de små hvide stykker er forsvundet på det sidste billede. Da robotarmen ikke har været aktiv i grøften i fire dage, fortolker vi forsvindingsnummeret som sublimation, det vil sige, is der fordamper. Tryk og temperatur i området er sådan, at vand ikke kan eksistere på flydende form, derfor går isen direkte over på gasform.

Folk herovre diskuterer dog stadig, hvorfor der overhovedet er noget is tilbage. En mulighed er, at sublimationen går meget langsomt, fordi underliggende sten og klipper holder isen kold.

Der var naturligvis stor glæde og lettelse over det meget konkrete fund af is. Jeg ved ikke, om det udløste et flueben i vores Mission Succes Plan, men det var tæt på. I går var stemningen dog mest præget af, at Phoenix stadig er i safe-mode. De fleste anser det ikke som en alvorlig trussel, men det skal naturligvis behandles alvorligt. Joe Quin og de andre folk, der har ansvaret for selve rumskibet, så meget trætte ud ved kick-off mødet.

Ellers er vi i magnetgruppen optagede af at forberede en præsentation af vores foreløbige resultater til science team-mødet på fredag.

 

Ovnen er fuld

 

Her har vi gravet på Mars!  (Foto: NASA/JPL/University of Arizona/Max Planck Institute)

Så lykkedes det at få en prøve helt ned i TEGA-ovnen. Bill Boynton, den glade TEGA-instrument co-investigator, blev næsten glemt i dagens 'midpoint'-møde, hvor nyheder om instrumenternes tilstand og nye data fra dem annonceres. Bill begyndte sin beretning næsten i 'blues-mode' - meget lavmælt:

»Vores første sekvens forløb som forventet og gav ingen uventede resultater, men den anden sekvens afsluttede før den skulle have gjort det - og gav et overraskende resultat: VORES OVN ER FULD!«

Og så spillede han 'Shake, Shake Shake' med K.C. and the Sunshine Band (en oldgammel rock-sang), så der var jubel i hele kontrolrummet.

Mere end halvdelen af det danske hold havde fri i går, så vi havde en vidunderlig nat/dag på Mount Lemmon (fra kl. 0300 til 1300) med god udsigt til hele mælkevejen, Jupiter, solopgangen fra et af udsigtspunkterne og en lang gåtur i bjergene, hvor det efterhånden blev godt varmt.

TEGA'en skal rystes

 

Så har vi forsøgt at levere den første prøve til TEGA'en og fik anbragt en ordentlig omgang jord oven på instrumentet, som man kan se på billedet. Men et eller andet gik ikke helt, som det skulle, da prøven blev leveret, for det er endnu ikke lykkedes at sikre os, at der også er materiale i den første af de små ovne inde i TEGA'en.

Der er blevet sendt kommandoer til Phoenix om at aktivere TEGA'ens rystemekanisme, for på den måde at få noget af materialet til at falde igennem det net, der dækker TEGA åbningen. Senere i dag skulle vi få svar på, om det er lykkedes.
 

Holy Cow

 
De sidste par dage har vi med jævne mellemrum modtaget nye billeder fra Phoenix af noget, der meget vel kunne være is. Først var der de hårde, lyse plamager under landeren, som meget passende fik navnet 'Holy Cow', så var der de hvide stænk imellem den røde jord i den første skovlfuld, robotarmen gravede op, og efter den anden skovlfuld så vi en hvid plet i bunden af hullet. Ingen kan endnu sige med sikkerhed, om det er is, salte eller noget helt tredje, vi ser, men de fleste er optimistiske omkring den mulighed, at Phoenix allerede har fundet den is, den landede i Mars' arktiske egne for at finde.

Siden vores døgnrytme følger døgnet på Phoenix' landingssted, arbejder vi i øjeblikket fra ca. kl. 22 om aftenen til kl. 5 om morgenen. Så det er mørkt, når vi kører på arbejde og lyst, når vi får fri. Lidt mærkeligt, men med god mørklægning på vinduerne i vores soveværelser går det, og i det mindste sover vi i middagstimerne, hvor temperaturen her i Tucson let kommer op omkring de 40 grader.

Arbejdstiderne skifter dog løbende, da marsdøgnet er ca. 40 minutter længere end et jorddøgn, og som science team skal man altid møde, når det er sidst på eftermiddagen på landingsstedet, og Phoenix sender dagens data ned. For at minimere tidsforvirringen er alle vinduer i SOC'en fuldstændigt afskærmede, og belysningen er den samme døgnet rundt, så her mærker man ikke, hvad tid på dagen det er.

Billedet er et stemningsbillede fra et af de mange planlægningsmøder i SOC'en, hvor det besluttes, hvad Phoenix skal gøre den næste dag. Folkene bag de forskellige videnskabelige instrumenter har selvfølgelig forskellige ønsker, og da der er begrænsninger på, hvor meget strøm, tid og datalagringskapacitet, der er til rådighed, er det noget af et puslespil at få det hele til at gå op.
 

Den første skovfuld jord

 
 

Her er billedet af den første skovlfuld jord, Phoenix har samlet op fra Mars. De hvide stænk er naturligvis interessante, fordi det kan være is eller måske salte. For at finde ud af det, skal prøven analyseres i TEGA instrumentet. Denne første skovlfuld var dog blot en øvelse, og den er blevet tømt ud igen uden nærmere analyse. Først den næste skovlfuld skal efter planen leveres til TEGA.

TEGA varmer prøven langsomt op og måler, hvornår de forskellige bestanddele af prøven fordamper. Derefter sender instrumentet gasserne fra prøven til et massespektrometer, der identificerer de forskellige atomer og molekyler i prøven.

Fodspor på Mars

 
 

I går rørte skovlen på Phoenix' robotarm for første gang jorden omkring landeren og efterladte dette aftryk. Jokes om marsboere med fire tæer lå lige til højrebenet, da billedet tonede frem på skærmen i SOC'en.

I dag har robotarmen opsamlet sin første prøve, som efter planen skal analyseres af instrumentet TEGA (Thermal and Evolved Gas Analyzer). Billeder taget ned i skovlen af robotarmens kamera viser små hvide stænk, der kunne være is, imellem en masse rødt jord eller støv. Spændende hvad TEGA analysen vil vise.