Suksesser, feilsteg, oppdagelser og milepæler i solsystemet

De siste ukene har det vært en god del action på romfarts-fronten, og mest kjent er vel nyheten om at det ble bekreftet tilstedeværelsen av vann dypt nede i et krater på månen. Vi ser nærmere på hva som har kommet ut av disse dataene, samt hva andre roboter og sonder der ute har vært opptatt med i det siste, på godt og vondt.

Bilde fra det optiske kameraet på LCROSS som viser søylen av materialet som ble kastet ut av Cabeus-krateret ca. 20 sekunder etter kollisjonen. (Større utgave) Foto: NASA

Bøttevis med månevann kom sannsynligvis fra kometer

Siden den planlagte dobbeltkollisjonen den 9. oktober i år har teamet bak månesonden LCROSS jobbet på høygir for å analysere den massive mengden data som fartøyet samlet inn. Den 13. november ble det endelig kunngjort at resultatene var akkurat det forskerne hadde håpet på og vel så det: Tilstedeværelsen av reservoarer med vann på månen, i det minste inne i krateret som ble utforsket, er nå bekreftet. Resultatene kommer bare halvannen måned etter at spor etter vannmolekyler bundet til månens overflate ble oppdaget av et NASA-eid instrument ombord på den indiske sonden Chandrayaan-1.

Kollisjonene skapte et 20 meter bredt krater dypt nede på bunnen av det langt større Cabeus-krateret (98 km i diameter) nær sydpolen på månen. Slike dype kratere, hvor bunnen ligger i permanent skygge fra sollyset, er blant de kaldeste stedene i solsystemet, og har lenge vært mistenkt å inneha store reservoarer med vann i form av is.

Av den store mengden LCROSS-data har forskerne konsentrert seg mest om de fra satellittens spektrografer, som har bidratt med den mest definitive informasjonen om tilstedeværelsen av vann på månen. En spektrograf måler sammensetningen av materialer ved å undersøke lyset som de sender ut eller absorberer. Det mest spennende øyeblikket for å analysere spektre var under lysglimtet som oppstod i kollisjonsøyeblikket. Teamet sammenlignet de kjente spektral-signaturene til vann i infrarødt lys med spekteret fra LCROSS-intrumentet (øvre panel), og ingen andre kombinasjoner enn disse stemte med observasjonene, selv hvis man tok hensyn til eventuell forurensing fra selve Centaur-raketten. I tillegg fikk man bekreftelser fra spekteret sett i UV-lys (nedre panel) i form av hydroxyl, som er et produkt av nedbrytning av vann fra sollyset. (Større versjon). Illustrasjon: NASA

For observatører nede på jorden var hendelsen et aldri så lite antiklimaks, ettersom det var vanskeligere enn antatt å få øye på søylen av materiale som var spådd å ville oppstå. Dette var blant annet fordi den tetteste (og dermed mest synlige) delen av søylen fløy lavt langs overflaten på månen og ble delvis skjult av en høy åsrygg, sett fra jorden. Søylen ble også langt lavere enn antatt, da rakett-delen var hul, noe som ga den liten tetthet. Dette kombineres med at månens overflate i krateret er litt svampeaktig på grunn av porene mellom partiklene i jordsmonnet, og dermed lett å komprimere. Under kollisjonen går derfor en god del av energien fra smellet med på å “krølle sammen” den hule raketten i stedet for å bli omformet til bevegelsesenergi – slik en trygg bil ideelt sett vil oppføre seg når fronten komprimerer og tar imot så mye som mulig av kreftene i en eventuell kollisjon.

Men LCROSS-sonden selv fulgte nøye med da rakett-delen den sendte ut kolliderte i krateret, i de fire minuttene før den selv skulle møte samme skjebne. Hyrdefartøyet fikk tydelige glimt av materialet kastet opp av Centaur-raketten, og fant bevis for vann i spekteret til UV- og infrarødt lys målt av to separate instrumenter ombord (se figur). Analysene viser at så mye som nesten 100 liter vann ble kastet opp fra krateret, og det er sannsynlig at dette bare er en liten del av det totale reservoaret i Cabeus.

Én av teoriene som har fått nytt liv etter oppdagelsene av vannforekomstene på månen er at det kom fra kometer som herjet i solsystemet da det ennå var ungt. Den kan vise seg å bli favorisert til fordel for den andre teorien, som går ut på at hydrogenatomer fra solvinden fester seg til oksygenatomer i månens overflatemateriale og danner hydroxyl- og vannmolekyler. Bevis nummer én som gir komet-teorien et forsprang kommer fra volatiler, stoffer som fordamper lett. LCROSS fant volatiler som inneholdt karbon og hydrogen, samt amoniakk og CO2. Slike stoffer skulle ha forsvunnet ut i rommet for milliarder av år siden, da vår måne ble dannet fra kollisjonen mellom jorden og et annet objekt, sannsynligvis på størrelse med Mars. Dersom vannet ble dannet av vekselvirkningen med solvinden, burde det vært rent og fritt for de flyktige stoffene. Kometer, derimot, tilhører kategorien “skitne snøballer”, og har opptil flere volatiler i seg. Bevis nummer to går på mengden vann som ble funnet: Solvind-interaksjoner alene ville produsert vann i form av knapt 1% av massen til overflatematerialet, og LCROSS-dataene ser så langt til å avsløre langt høyere konsentrasjoner.

Funnene viser at vannforekomstene på månen kan være mye mer utbredt enn tidligere antatt. Dersom vannet er milliarder av år gammelt, kan disse kulde-fellene på månens poler gi et viktig innblikk i solsystemets historie og utvikling, slik kjerneprøver av is fra polområdene på jorden kan fortelle om vår planets utvikling gjennom hundretusener av år.

Et ørlite skritt for Spirit

Sist vi forlot Mars-roboten Spirit, stod forskerne på jorden klare til å prøve å få den løs fra sandhaugen den har sittet fast i det siste halvåret, etter først å ha eksperimentert med diverse manøvre på en identisk modell. På sol 2088 (17. november) var dagen kommet for å begynne den virkelige testingen av de begravde hjulene gjennom en to-trinns prosess. Forrige gang hjulene ble forsøkt operert var sol 1898.

Forsøk nummer én (17. november, eller sol 2088 for Spirit): Spirit kommanderes til å utføre to små skritt, som hver tilsvarer en hjulbevegelse på ca. 2,5 meter. Forsøket stopper automatisk etter ett sekund, da roveren merker at hjulbevegelsen er utenfor de konservative grensene for hva som var tillatt for en trygg manøvrering.

Forsøk nummer to (19. november/sol 2090): Essensielt en repetisjon av det første forsøket, men med forbedret kunnskap om grenseverdier fra roverens side. Etter å ha spunnet hjulene tilsvarende 2,5 meter i fremover-retning to ganger, flyttet roveren seg ca. 12 millimeter forover, 7 millimeter til venstre og ca. 4 millimeter ned. Helningen til Spirit ned i sanden forandret seg med ca. 0,1 grader. Alt i alt er disse bevegelsene (netto forflytning i riktig retning på drøye 1 cm) for små til å observere en positiv fremgang, men resultatene gir grunn til optimisme.

Animasjon fra forsøkene på å sette Spirit fri, der de to siste bildene viser en ørliten fremgang. Foto: NASA/JPL-Caltech

En serie tester utført 24. november (sol 2095) for å diagnostisere en hendelse på sol 2092 som gjorde at et av hjulene stoppet, viste at hjulet det var snakk om fungerte som det skulle, og ikke detekterte noen hindringer. Sammenlagt fra sol 2088 til sol 2095 har Spirit nå hatt en fremgang på 15,7 millimeter, 9.9 millimeter bevegelse mot venstre, samt sunket 4,8 millimeter.

Forsøk nummer tre (28. november, sol 2099): Problemhjulet fra sol 2092 - det bakre høyre - opplever nok en stopp i løpet av en ny to-trinns-manøver. Denne gangen skjedde stansen raskere, og forskerne tror at hindringen ikke ligger i terrenget, men at det er en feil på automatiserings-mekanismen inne i hjulet. Det planlegges nå nye diagnostiserings-tester for å undersøke dette nærmere - og resultatene fra disse testene vil avgjøre hvorvidt det vil bli planlagt nye forsøk på å kjøre Spirit ut fra sin felle i Mars-sanden. Fra sol 2088 til 2099 har Spirit utført 9,5 meters hjulspinn, og netto har roverens senter beveget seg 16 fremover, 10 millimeter mot venstre og sunket 5 millimeter ned.

Opportunity og meteorittene

Spirit må sies å være den klart mest uheldige av de to søsken-robotene til NASA på Mars (selv om begge har slått alle rekorder og forventninger om hvor lenge begge ville utforske den røde planeten - på nyåret vil begge feire sitt sjette år i drift, mot forventede tre måneder). Mens Spirit kanskje aldri vil kunne kjøre igjen, fortsetter Opportunity å gjøre svært interessante oppdagelser. Etter å ha besøkt Eagle-, Endurace- og Victoria-krateret, har Opportunity trofast sendt bilder tilbake til jorden fra disse stedene og dannet en katalog på 130.000 bilder. I 2010 er det planlagt at Opportunity skal komme frem til krateret Endeavour, ved å bevege seg omtrent 110 meter per dag i gjennomsnitt. Snaue 20 km fra landingsplassen knuser roboten alle rekorder for lengste strekning tilbakelagt på en annen planet enn jorden, en rekord som lenge ble holdt av sovjetiske Lunakhod 1 (som tilbakela 10,54 km).

Shelter Island, den tredje av de fire meteorittene som Opportunity hittil har oppdaget. Foto: NASA/JPL-Caltech

I løpet av Opportunitys reise på Mars' overflate har roboten nå klart å finne hele fire meteoritter. Den første ble oppdaget i januar 2005, var på størrelse med en basketball og ble døpt Heatshield rock, på grunn av nærheten til der hvor restene etter varmeskjoldet til sonden befinner seg. Fire år senere, uten flere slike funn, traff Opportunity tydeligvis jakpoten og har funnet enda tre meteoritter med kort mellomrom. I august var det Block Island, en måned senere og 700 meter unna fant den en kandidat som ble kalt Shelter Island, og måneden etter, 17. oktober, ble meteoritten Mackinack lagt til listen over Opportunitys oppdagelser.

Hvorfor en slik konsentrasjon av meteoritter i dette området? Det kan være en ren tilfeldighet. Det kan også være at meteorittene i dette området befinner seg i et terreng som har blitt spesielt bevart. En annen mulighet er at meteorittene har felles opphav, ettersom de alle er jernholdige (93% jern og 7% nikkel). Denne informasjonen har blitt samlet inn av spektrograf-instrumentet miniature thermal emission spectrometer (Mini-TES), som studerer mineralsammensetningen av jordsmonn og steiner ved å måle strålingen i form av infrarødt lys fra dem.

Akkurat nå holder Opportunity på å fortsette undersøkelsene av en stein kalt Marquette Island, ved hjelp av det samme instrumentet. Dette fortsatte etter et midlertidig stopp i relé-kommunikasjonen med jorden forårsaket av at romsonden Mars Odyssey gikk inn i sikkerhetsmodus.

Over halvveis i himmelkartet

Den europeiske romorganisasjonens satellitt Planck, som i høst satte igang kartleggingen av den kosmiske bakgrunnsstrålingen, er nå kommet over halvveis i dekningen av hele himmelen. Likevel er den ennå ikke halvveis når det gjelder tid, noe som skyldes måten kartleggingen foregår på.

Planck sin akse peker omtrent direkte i motsatt retning av solen, og mens den spinner rundt denne aksen med omtrent én runde i minuttet, scanner detektorene ringer av himmelkulen som stadig dekker større og større deler av himmelen. Omtrent én grad dekkes på en dag, så det tar et års tid for Planck å snurre nok til å scanne hele himmelen. Plancksatellitten rekker to slike fullstendige scanne-runder i løpet av tiden den vil være i drift.

Bildet er fra tidlig i november og viser at fremgangen har passert 50% dekning av himmelen. Stråling fra Melkeveiens plan preger bildet som en horisontal strek midt på kartet.
Foto: IAS

I tillegg til den kosmiske bakgrunnsstrålingen har Planck nå observert mesteparten av Melkeveiens plan, inkludert galaksesenteret. Nå kan forskerne studere dataene for å finne ut mer om mikrobølgestråligen som sendes ut av vår egen galakse, med større oppløsning og båndbredde enn noensinne. En fullstendig analyse av himmelkartet, selv etter det er ferdig, vil ta mange år, i og med at man må ta hensyn til effektene som instrumentet påvirker dataene med.

By Kristin C. Carlsson
Published Aug. 21, 2012 3:42 PM - Last modified Aug. 31, 2012 10:28 AM