火星の第二の謎

本日12:31に、バイコヌールからプロトンMロケットが打ち上げられ、宇宙船が国際研究ミッションExoMarsの火星に送られます。 Yandexでの打ち上げを見ることができます 。Yandexは11:45にRoskosmosスタジオから放送を開始します。 ヤンデックスは、計画されたミッションとその目標についてもっと詳しく教えてくれと頼みました。



誰もが火星に生命があったかどうかを誰も知らないことを知っています。 これが最初の謎です。 15年前、2番目の謎は火星の水でした。 今ではすでに何度も推測されています- 水が発見され 、マップされ、表面から研究されました。 しかし、それまでに、彼らはそれほど重要ではない謎-火星のメタンを発見しました。



メタンは、1つの炭素原子と4つの水素原子を持つ単純な有機化合物です。 メタンは地球上の人類の生活に大きな役割を果たしています。 天然ガスの主成分です。 炭化水素はすべて有機と呼ばれますが、すべてが有機体ではありません。 しかし、現在では、腸内に貯蔵されているものを含めて、地上のメタンの最大90％が生物起源であると考えられています。 同時に、宇宙でもたくさんあります。 メタンは木星の大気中の彗星で記録され 、メタンは地球の3つの惑星に等しい質量を占め、土星の衛星タイタンでは、メタン川が氷の多い海岸を流れます。



2003年に、天文学者はセンセーショナルなニュースを報告しました-火星でメタンが見つかりました。 さらに、大気全体に均一に「塗り付けられた」わけではなく、明らかに惑星の特定の部分に引き寄せられました。 さまざまな推定値によると、その濃度はごくわずかでした：250から10 ppbです。 2003年春の総排出量は、およそ42千トンのガスに相当しました。これは、比較すると、最大のガス運搬船タンカーの約3分の1です。 つまり ガスプロムはそのような埋蔵量に興味を示さなかったが、彼らは科学の世界に非常に興奮していた。







アメリカとロシアの天文学者は同時にメタン放出を記録し、1年後にこれらのデータは火星軌道から火星エクスプレス衛星によって確認されました。 間違いはないでしょう。 そのため、科学者はそれがどこから来たのか答えを見つける必要がありました。 すべてを火星人の生活で説明するのは魅力的ですが、十分な理由はありません。 メタンは火星の腸の地球物理学的活動の結果である可能性があり、いくつかの鉄の酸化反応で生成される可能性があります... 太陽紫外線の下では、大気中の有機物は数百年で崩壊します。



科学者たちは火星でメタンがどこから来たかを考えていたが、姿を消した。 それはほぼ完全です。 大気中に散逸することはなく、特定の平均値に達しましたが、単に消失したため、その日に利用可能な機器ではほとんど記録されていなかった非常にわずかな濃度が残っていました。



科学者はこの挑戦を受け入れ、2012年までにCuriosityローバーを装備しました。これには、メタン雰囲気を検出できる高感度ガス分析器が装備されていました。 確かに、彼らは彼をメタン放出が観察された間違った場所に送りました。 地質学者はプロジェクトの主なものであり、彼らは目標をGale Craterで見つけました。



火星への着陸と着陸に成功したキュリオシティは最初の研究を実施し、メタンが存在しないことを認めました。 より正確には、彼のデバイスで利用できた集中力ではありません。 地球の天文学者はその結果を実際に確認しました-メタンと真実は非常に小さく、地上分光計の解像度の限界でした。



研究者がシュレディンガーの火星のメタンについて考えている間、もう1年が経ち、好奇心は新しいデータを送りました-ゲイルのクレーターに不思議なガスが再び現れました...そして再び消えました。







アメリカの科学者が地球からの望遠鏡からメタンを見つけようとして、それをローバーで追いかけている間に、ヨーロッパとロシアの惑星学者は彼ら自身のビジネスを引き受けることに決めました。 火星エクスプレスと金星エクスプレス宇宙船の共同運用で多大な経験を積み、研究機器を大幅に改良したため、彼らは軌道から火星のメタンを探索することにしました。 既に述べたように、Mars Expressはメタンを記録しましたが、大気ガスの分布によるその分解能は、望まれるものが多く残っていました。 経験を積んだロシア人とヨーロッパ人は、Mars Expressの機能の少なくとも1000倍の精度でメタンを検索できるデバイスを準備することにしました。 そのため、ExoMars Trace Gas Orbiter宇宙船のアイデアが生まれました。







より正確には、ヨーロッパ人はかなり前にアイデアを持っていましたが、2013年に欧州宇宙機関がロスコスモスとの合意に署名するまで、それは困難な運命をたどっていました。



ExoMarsでのコラボレーションは、すでにExpressesで開発された原則に基づいています。ロシアは、衛星と火星探査機を発射するために2つのProton-Mミサイルを提供することを約束しました。 最初のフライトは、衛星のトレースガスオービターを出発します。 彼はSchiaparelliテスト起動モジュールをリセットし、その後数年間メタンパズルに対処する必要があります。 同時に、もしあれば、彼は火星の大気中の他のガスの低濃度を決定することができます。 たとえば、地元の火山がまだ完全に石化されておらず、少なくともわずかににじみ出る火山ガスがある場合、TGOはこれらのガスを見つけてその発生源を特定する必要があります。



一般に、過去10年間が火星の地質学の研究に専念していた場合、軌道と地表の両方から、現在「大気」段階が進行中です。 2年前、アメリカの装置MAVENとインドの火星オービターが火星に到着しました 。 NASAは火星の大気と磁気圏を研究するために明らかに研ぎ澄まされていますが、上層と宇宙風との相互作用を扱っています。 つまり MAVENは、火星がどのように大気を失うのかという質問に答える必要がありますが、ExoMars TGOは、惑星の腸からの補充の可能性のあるソースを探します。



インドの科学者もメタンの問題に興味があり、それを見つけるために別の装置を装備していましたが、今のところ、彼らはそれをテストしているだけです。 また、Mars Expressよりも高い品質を示す可能性は低いことを理解する必要があります。 それでも、インド人は惑星間研究における彼らの能力を賢明に評価し、彼らの宇宙船のより実証的な重要性を強調しました。



ExoMars TGOは、600キログラムの「空飛ぶ円盤」スキアパレリと4つの主要な科学機器を搭載した3メートル、4トンの宇宙船です。







Schiaparelliは、火星に座る方法を学ぶためにヨーロッパ人を必要とします。 以前は、2003年に着陸の経験が悪かった。 判明したように、Beagle-2プローブはまだやわらかく座ることができましたが、接触せずに動作を停止しました。 ESAは、より高いレベルで実験を繰り返すことを試みます。降下と着陸の間に多くの情報を収集するセンサーをデバイスに詰め込むことによって。







ExoMarsプロジェクトの次の段階であるローバーの着陸は、ロスコスモスによって行われています。そのため、スキアパレリは非常に遠い将来の準備です。 しかし、いくつかの留保はあるものの、その後、ヨーロッパが新たな野心的な課題である火星からの土の運搬で揺れることは明らかです。







Schiaparelliには気候研究ステーションもありますが、バッテリーがなくなるまで1週間しか機能しません。 デバイスの長期電源は提供されていません。 デバイスの興味深い部分の1つは、レーザーコーナーリフレクターです。







ExoMars TGO衛星にはレーザーが装備されていないため、Schiaparelliコーナーリフレクターは将来にわたってまったく同じままです。 おそらく彼らは地球からでも彼を撃とうとするでしょう。 スキパレリでも、興味深い着陸地点はメリディアンの平野です。







Opportunityローバーはすでにそれに取り組んでおり、この着陸は、2つの着陸ビークルの火星で最も近い和解となります。 「近接」にもかかわらず、実際には数百キロメートル離れているため、Oppyは個人的にSchippyに挨拶することはできません。せいぜい、着陸を観察しようとすることです。



ExoMars TGOの2つの主な科学機器：欧州NOMADとロシアACSは、いくつかの分光計のブロックであり、互いに部分的に補完しますが、異なる範囲の光波をキャプチャします。 ミッションの主な任務である火星の大気ガスのマッピングを任されているのは彼らです。







どちらも「秘密の方法」を使用します-光の中で大気を観察します。 つまり 地平線上の火星の大気に飛び込む太陽の光を分析します。 この方法と機器の高いスペクトル分解能により、大気中のガスを測定できるだけでなく、同位体組成を区別することもできます。 そして、これは重要な指標であり、理論的には生物起源のガスと地質学的な放出を区別します。 違いは炭素の原子量にあります。



地球では、生命は軽い同位体C12でメタンを放出することを好みます。 生化学プロセスの結果として、水素に結合しやすくなります。 地質学的プロセスはそれほど選択的ではなく、C12とC13はほぼ等しい割合でメタンを形成します。 アンモニアは、メタンに加えて、生物の活動を示すこともできます。これは、生命の結果として生体から放出されるのと同じです。 アンモニアは火星では見つかりませんでしたが、大気中に少しでも含まれていれば、TGOはそれを見つけます。 もちろん、科学者は地球上の生命しか知らず、実際、火星での兆候を探していますが、代替物がないためには、「より軽い場所を探す」必要があります。 彼らの防御では、彼らは私たちの惑星の物理学と化学の法則が同じように働き、地質構造が似ていると言い、一度条件が似ていたので、無生物から生物への物質の進化が何らかの形で起こったと信じる理由はありません。



ちなみに、生命の起源のプロセスが地球上でどのように起こったかは完全には明らかではありません。これは、ところで、火星の探査を支持する重要な議論です。 別の惑星でガスを吸っている人を見つけるために何億ドルも転がるのはなぜでしょうか？ しかし、私たちがどのように私たちの惑星で終わったかを理解するために。



さて、細菌の形で火星から地球にbacteria石で旅した火星の移民になることができると真剣に信じている科学者はほとんどいません。 むしろ、反対の選択肢-火星で地元の生活を見つけることは、それが本当に地元であり、地球から飛んでいないことを証明する必要があります。 それでも、火星は比較的独立した研究所であり、地球から遠く離れて、2番目の自然実験を実行して、自分自身、その周囲の世界、宇宙船の打ち上げ、投稿を書くことができる生物を作成することができます。



TGOは光学分光器に加えて、最大5メートルの解像度で表面を撮影し、地形のステレオイメージングを実行できるCaSSISカメラも搭載しています。 以前のESA Mars Expressは長年にわたって表面を観察してきましたが、定期的に豪華なパノラマに満足しています。 その解像度は最大20メートルです。つまり、TGO画像は狭い地形をカバーしますが、表面の詳細はよりよく見えます。 このカメラの画像は、2018年または2020年に開始予定の将来のペースターローバーの着陸地点の選択にも使用されます。







残念ながら、CaSSISフレームはMars-6の検索には役立ちませんが、パラシュート「Mars-3」の小さな斑点を考慮しようとします。 確かに、いつ目的地の写真が撮られるかはわかりません。



4番目のTGOデバイスは、ロシアのFREND中性子検出器です。 そのタスクは、火星の土壌の含水量を1メートルの深さにマッピングすることです。







火星の同じ核惑星学部門の同様の機器はすでに飛行していますが、その解像度は非常に低く、実際には衛星の飛行高度に相当します。



中性子検出器は、太陽が惑星に衝突する中性子を検出します。 一部の中性子は惑星から「跳ね返る」が、以前は半メートル以上地面に落ちていた。 帰還率は、地上で水素に遭遇したかどうかによって異なります。 水素が多ければ多いほど、中性子の飛行は遅くなります。 中性子の速度を記録することにより、表面にどれだけの水素が隠れているかを判断することができ、この揮発性ガスの最も可能性の高い貯留層は水氷です。 検出器の前世代-HEND-は2001年からアメリカの火星オデッセイを飛行しています。 おおまかに言って、彼は反射角に関係なく、表面から飛び出すすべての中性子を捕らえます。 したがって、どこから来たのか、HENDをあまりにも小さな規模でコンパイルするのに役立った配水マップを特定するのは非常に困難です。







月の軌道で、NASA LRO衛星で、次世代のデバイスであるLENDがテストされました。 彼はすでにいわゆるを持っています。 「コリメータ」-中性子の一部を遮断し、狭い領域からのみ中性子を受け取ることができるマスク。 このコリメータは月の地質にノイズを発生させます -あるべきではない場所で水を見つけるので、おそらく火星に何か面白いことがあるので、必要な量のデータが収集されるまで数年待つだけです。



モスクワ時間12:31に本日の打ち上げが成功し、プロトンMミサイルが任務を完了しました。 宇宙船と上段の分離は、モスクワ時間23時13分に成功しました。 デバイスは、火星への移動軌道上にあります。 途中で、彼は7ヶ月滞在します。







ExoMarsプロジェクトの詳細については、ロシア科学アカデミー宇宙研究所のウェブサイトまたは欧州宇宙機関のウェブサイトをご覧ください 。