説明：火星はなぜ科学者や私たち全員の中に住む冒険家にとってとても興味深いのですか？

NASAの火星2020パーサヴィアランスローバーは、金曜日の早い時間に火星表面に着陸しました。パーサヴィアランスによる実験の結果は、火星探査の次の数十年を定義する可能性があります。 NASAの科学者がその理由と方法を説明します。

忍耐力は、火星に送られる最も先進的で、最も高価で、最も洗練された移動実験室です。 （写真：Twitter / @@ NASAPersevere）

忍耐力は単なるローバーミッションではありません。忍耐力は、火星に送られる最も先進的で、最も高価で、最も洗練された移動実験室です。パーサヴィアランスに関する実験の結果は、火星探査の次の20年間を定義する可能性があります。それは、火星への生命の探索と将来の有人ミッションのコースを決定します。

過去30年間の火星科学

私たちは、1960年代の第一世代のミッションの時から、火星を理解する上で非常に長い道のりを歩んできました。 70年代半ばのバイキングミッションでは、火星の土壌の最初の化学分析と、生物活性を検出するための4つの生物学実験を実施しました。実験では、生命の決定的な証拠は得られませんでした。

1980年代初頭、科学者たちは、鉱物学的組成と岩石のテクスチャに基づいて、小惑星帯とは対照的に、特定の隕石が火星にソース領域を持っている可能性があると仮定しました。 1984年の研究では、希ガス（キセノン、クリプトン、ネオン、アルゴン）の同位体組成が、バイキング宇宙船によって測定された火星大気の同位体比と一致することが示されました。この発見は、地球化学者が火星のサンプルを研究する方法を提供し、火星の地球化学的進化の理解を大きく後押ししました。

火星は20世紀には乾燥した惑星であると考えられていました。これは2001年に、火星オデッセイ宇宙船に搭載されたガンマ線スペクトロメーターが水氷の存在を示しているように見える魅力的な水素の兆候を検出したときに変更されました。しかし、あいまいさがありました。これは、水素が有機化合物を含む他の多くの化合物の一部である可能性があるためです。

水の存在をテストするために、NASAは2007年に火星の南極の近くに着陸するために宇宙船を送りました。宇宙船はロボットアームで着陸船の周りの土壌を研究し、火星の水の存在を明確に確認することができました。初めて。

2021年2月18日木曜日にジェゼロクレーターに着陸した直後の火星の表面を示すパーサヴィアランスローバーによって送信された最初の画像。（AP経由のNASA）

キュリオシティローバーは、火星の有機化合物を検出することを目的とした一連の分光計を含むSAM（または火星でのサンプル分析）と呼ばれる機器を搭載しています。 SAMには、元素だけでなく同位体も測定できる質量分析計があります。この機器は、火星で大鎖有機化合物の魅力的な発見をしました。これらの有機物が火星でどのように形成されるかは不明です。プロセスは無生物である可能性がありますが、そのような複雑な分子が生命に関連するプロセスによって形成されたという魅力的な可能性があります。

火星インサイトは、火星の地震活動と熱流を監視することにより、現在歴史を作成しています。これは、火星内部の構成を理解するのに役立ちます。

Amitabha Ghosh博士は、ワシントンDCを拠点とするNASAの惑星科学者です。彼は1997年の火星パスファインダーミッションから始まる複数のNASA火星ミッションに携わってきました。彼は火星探査ローバーミッションの科学運用ワーキンググループの議長を務め、火星での戦術的なローバー運用を10年以上リードする任務を負いました。彼は火星の最初の岩の分析を手伝いました。それは偶然にも別の惑星から分析された最初の岩でした。

火星への永続的な魅力

なぜ火星は科学者にとってとても興味深いのですか？そして、私たち全員の探検家-冒険家に？主な理由は2つあります。

まず、火星は過去に生命が進化した可能性のある惑星です。生命は38億年前に地球上で進化しました。およそ40億年前の火星初期の状態は、地球の状態と非常に似ていました。大気が濃く、火星表面の水を安定させることができました。確かに火星の状態が地球の状態と似ていれば、火星で微視的な生命が進化した可能性があります。

第二に、火星は人間が長期的に訪れたり住んだりできる唯一の惑星です。金星と水星は極端な温度を持っています–平均温度は400℃以上、または調理オーブンよりも高温です。木星で始まる外太陽系のすべての惑星は、ケイ酸塩や岩石ではなくガスでできており、非常に寒いです。火星は気温の点で比較的親切で、赤道での20度から、極でのマイナス125度までのおよその範囲です。

火星での忍耐の使命

忍耐力は、火星周辺の重要なテーマである生命の探索と、その惑星への人間の使命の両方に取り組んでいます。

サンプルリターンミッション：火星に生命はありますか？

忍耐力は、火星からサンプルを戻すためのマルチステッププロジェクトの最初のステップです。世界中の洗練された研究所で返された岩石サンプルの研究は、火星に過去に生命が存在したかどうかについての決定的な答えを提供することを願っています。

サンプルリターンの手順は次のとおりです。

最初のステップとして、Perseveranceは43本の葉巻サイズのチューブに岩石と土壌のサンプルを収集します。サンプルが収集され、キャニスターが密閉され、地面に残されます。

2番目のステップは、火星フェッチローバー（欧州宇宙機関が提供）がさまざまな場所からすべてのサンプルを着陸、運転、収集し、着陸船に戻ることです。

その後、フェッチローバーはキャニスターをアセントビークルに転送します。火星上昇ビークルはオービターと会い、その後オービターはサンプルを地球に持ち帰ります。

この長期プロジェクトは、MSRまたは火星サンプルリターンと呼ばれます。 MSRは、火星の進化の歴史についての私たちの理解に革命をもたらします。 MSRが正常に実行された場合、火星に微視的な生命があったかどうかについての合理的な答えが得られます。

しかし、MSRにはリスクがあります。 FetchRoverやMarsAscent Vehicleなどのコンポーネントの1つに障害が発生した場合、MSRは運命づけられます。隠れたリスクは戦略的です。 MSRを犠牲にして、太陽系のさまざまな部分への5〜10の宇宙船ミッションが存在する可能性があります。したがって、MSRを選択することにより、NASAはそれらの他のミッションを実行するオプションを排除します。

火星での酸素生産：重要な要件

火星への人間の使命を実現するためには、コストが合理的である必要があります。コストを合理的にするには、火星で入手可能な原材料を使用して火星で酸素を製造するための技術とインフラストラクチャを整備する必要があります。

火星で酸素を製造するための強力な方法がなければ、火星への人間の任務は非常に費用がかかり、非現実的です。火星での信頼できる酸素生産計画がなければ、火星への商業輸送を提供するイーロンマスクの計画は失敗するリスクがあります。

Perseveranceには、大気中の二酸化炭素を使用して約10グラムの酸素を生成するために300ワットの電力を使用する機器（MOXIE、または火星酸素In-Situリソース利用実験）があります。

この実験が成功した場合、MOXIEを100倍にスケールアップして、人間の2つの非常に重要なニーズ、つまり呼吸用の酸素と地球に戻るためのロケット燃料を提供できます。

火星の地下水を探しています

Perseveranceは、火星の地下実験用のRadar Imager（RIMFAX）を搭載します。 RIMFAXは、着陸地点の地下構造の高解像度マッピングを提供します。機器は火星の地下水も探します。これが見つかった場合、火星での有人火星ミッションまたは人間の定住の原因のケースに大いに役立ちます。

火星を飛行するヘリコプターのテスト

火星ヘリコプターは本当に小さなドローンです。これは技術デモンストレーション実験です。ヘリコプターが火星のまばらな大気圏を飛行できるかどうかをテストすることです。

火星の大気の密度が低いため、火星で実際にヘリコプターや航空機を飛ばす可能性は非常に低くなります。火星での長距離輸送は、動力付きの上昇と下降のためにロケットエンジンに依存する車両に依存する必要があります。

私たちはおそらく火星探査の2つのマイルストーンから10年です。火星への人間の使命と、火星が微視的な生命を宿しているか、まだ宿しているかという問題に対する決定的な答えです。忍耐力は、両方の質問に重要な洞察を提供することが期待されます。

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