Op een met de hand gemaakt houten bord aan de muur van het Jet Propulsion Laboratory (JPL) van de NASA in Pasadena, Californië, hangt een stel witte buisjes die dienen als goedkope kopieën van de titanium buizen die honderden miljoenen kilometers verder weg worden gevuld met gesteente of lucht van Mars en daarna in de buik van de geologische robot Perseverance worden opgeslagen.
De NASA-rover – die inmiddels ‘Percy’ wordt genoemd – is een jaar geleden op de Rode Planeet geland en heeft sindsdien zo’n drieënhalve kilometer door een Martiaanse krater gereden. Onderweg heeft hij duizenden foto’s gemaakt, de chemische samenstelling van rotsen geanalyseerd en nieuwe technologieën getest, zoals een apparaat waarmee koolmonoxide van inhaleerbare zuurstof wordt gescheiden.
Lees ook: Waarom tekenen van leven op Mars zo raadselachtig zijn
Naast al deze werkzaamheden heeft Perseverance ook belangrijke stappen gezet in een van de technologisch meest complexe projecten die ooit is ondernomen: het opbouwen van een kostbare verzameling bodemmonsters, die te zijner tijd naar de aarde zullen worden gestuurd.
Miljarden jaren geleden had Mars waarschijnlijk een veel dichtere atmosfeer, waardoor de planeet warmer, vochtiger en potentieel levensvatbaarder was dan de roestrode wereld die we vandaag de dag zien. Wetenschappers hebben dit veelbelovende verleden gedeeltelijk gereconstrueerd aan de hand van gegevens die zijn verzameld door talloze rovers en orbiters. Robotvoertuigjes hebben rotsen op het oppervlak geanalyseerd terwijl orbiters in een vaste baan rond Mars de planeet vanaf grote hoogte hebben bestudeerd. Andere aanwijzingen zijn gevonden in Martiaanse stukjes steen die als meteorieten op aarde zijn gestort, maar door hun vurige entree in onze atmosfeer is hun bruikbaarheid enigszins beperkt.
Door de mechanische ogen van Percy zoeken wetenschappers nu naar gesteente- en bodemmonsters die ze in de meegebrachte titanium buizen kunnen stoppen en te zijner tijd naar de aarde kunnen sturen. Dat project wordt Mars Sample Return genoemd en zal wetenschappers in staat stellen het verleden en heden van Mars nauwkeuriger dan ooit te analyseren en misschien te achterhalen of er op deze zo stoffige wereld ooit levensvormen hebben bestaan.
Al sinds de allereerste missie naar Mars, toen meerdere Mariner-sondes in de jaren zestig de mensheid een eerste blik op de Rode planeet boden, hebben wetenschappers nagedacht over het ophalen van bodemmonsters van deze verre wereld.
‘En nu gaan we dat dus écht doen,’ zei systeemingenieur Ian Clark van het JPL aan de vooravond van Percy’s eerste poging om zulke bodemmonsters te nemen.
Hoewel Perseverance de nodige obstakels heeft moeten overwinnen, zijn er inmiddels zes monsters veilig en wel in de titanium buizen opgeslagen en is het moment waarop het team zijn gehandschoende hand op een echt brokje Mars kan leggen, dichterbij dan ooit. ‘Dit zou een missie kunnen zijn die de wetenschap voor langere tijd zal bepalen,’ zei Clark. ‘Het is vreselijk spannend.’
Verrukking en verbijstering
Voor Avi Okon, plaatsvervangend hoofdingenieur voor het project om gesteente- en bodemmonsters te vergaren en op te slaan, was de allereerste poging om een monster te nemen tot nu toe het hoogte- én dieptepunt van Perseverance’s missie. Op de vroege ochtend van 6 augustus 2021 bleek uit een eerste cluster van gegevens die door de rover werd doorgezonden, dat Perseverance met succes een eerste steencilindertje uit een rots op de bodem van de krater Jezero had geboord. Die krater, met een doorsnede van 45 kilometer, bevatte in een zeer ver verleden waarschijnlijk een meer.
‘Alles leek vlekkeloos te functioneren,’ vertelt Okon. Hij herinnert zich hoe opgetogen hij was toen hij zag dat de jarenlange voorbereidingen van zijn team eindelijk vruchten had afgeworpen. Maar de volgende cluster van gegevens deed die verrukking snel omslaan in verbijstering: in de buis was geen steencilindertje te bespeuren.
Na dagen van probleemoplossende analyses besefte het team dat de uitgeboorde steencilinder te broos was geweest en al tijdens het boren was verpulverd. De tegenslag herinnerde alle betrokkenen er nog eens aan hoe moeilijk het is om op zo’n enorme afstand op Mars te werken.
Meerdere maanden later gebeurde dat opnieuw. Op 29 december kwamen een paar steentjes vast te zitten in de boorhouder van de rover, vlak onder de roterende carrousel waarin de monsters opgevangen moesten worden. Het voorval stortte het team in een waar ‘steentjeslimbo,’ zoals Okon het omschrijft.
Maar de NASA-ingenieurs waren niet voor één gat te vangen en hadden hun rover met voorbedachten rade van talloze details voorzien waarmee ze dit soort rampen konden omzeilen. In dit geval waren de onderdelen waarmee Percy de monsters verzamelde, uitgerust met uitsparingen en raampjes waar eventueel overtollig steengruis doorheen kon vallen. Door de hamerboor van de rover te laten draaien en een schuin oppervlak op te rijden, wist het team de steentjes los te schudden.
‘Dat soort oplossingen liggen in het ontwerp besloten,’ zegt Okon. ‘Het geeft ons allerlei robuuste mogelijkheden.’
Al met al heeft het team nu zes monsters van Martiaans gesteente genomen, en daarnaast het luchtmonster van de eerste boorpoging. Percy heeft nog een ander luchtmonster genomen en in een buis opgeslagen die op aarde al met materiaal was gevuld. Die buis zal later worden gebruikt als testmonster voor het opsporen van eventuele (aardse) verontreinigingen.
De monsters en andere gegevens die in dit eerste jaar zijn verzameld, hebben al duidelijk gemaakt hoe verrassend complex de geologie van de Jezero-krater is: deze diepe kom is in een ver verleden niet alleen door de inslag van een asteroïde gevormd, maar ook door kolkende waterstromen, harde wind en uittredende lava.
De eerste twee gesteentemonsters werden uitgeboord in een rots met de bijnaam ‘Rochette’; uit een voorlopige analyse blijkt dat die rots van basalt is en dus een vulkanische oorsprong heeft. In scheurtjes in de rots hebben de wetenschappers sporen van zouten aangetroffen, die waarschijnlijk zijn afgezet toen hier lang geleden water verdampte. In de zouten zouden minuscule belletjes Martiaans oerwater kunnen zijn gevangen.
De volgende twee gesteentemonsters werden in een zanderig gebied met de bijnaam ‘Séítah’ genomen. Toen de wetenschappers in gelaagde rotsen op deze locatie boorden, stuiten ze tot hun verrassing op mineralen die erop wijzen dat ze in een afkoelende magmakamer of dikke lavastroom zijn ontstaan. Later werden de rotsen door de aanwezigheid van water verder veranderd. Als ze eenmaal op aarde onderzocht worden, zouden ze de wetenschappers gedetailleerde inzichten in het vochtige verleden van Mars kunnen bieden. Na het recente ‘steentjesvoorval’ slaagde de rover erin nog twee gesteentemonsters uit een ontsluiting genaamd ‘Issole’ te boren.
Percy heeft nog heel wat kilometers voor de boeg. Nu de rover aan het tweede jaar van zijn hoofdmissie begint, zal hij zich richten op de waaiervormige rivierdelta en de oever van een verdwenen oermeer, beide zeer veelbelovende locaties voor het vinden van sporen van eventuele levensvormen uit een ver verleden. De route die Perseverance na de rivierdelta zal volgen, is nog niet vastgesteld, maar door de grote variëteit aan gesteenten en bodems in de hele Jezero-krater en daarbuiten zullen de wetenschappers volop mogelijkheden hebben om de dynamische geschiedenis van Mars nader te onderzoeken.
Basketbal in de ruimte
Ondanks alle hindernissen die Perseverance in zijn eerste jaar op Mars heeft moeten overwinnen, is de volgende fase van zijn missie – die al in 2026 kan beginnen – misschien wel de moeilijkste. Daarin moeten de verzamelde monsters van de Rode planeet worden opgehaald en naar de aarde worden gestuurd.
De campagne om de monsters naar de aarde te vervoeren behelst de inzet van meerdere ruimtevaartuigen en is een gezamenlijk project van de NASA en de ESA (European Space Agency). Een kleine rover zal door een landingsvaartuig op Mars worden neergelaten en dan de kostbare lading van gesteentemonsters – die tegen die tijd door Percy op het oppervlak van Mars zal zijn achtergelaten – komen ophalen.
De ‘ophaalrover’ zal de tubes met de monsters in een capsule ter grootte van een basketbal laden, waarna die capsule met een miniraketje naar een omloopbaan rond Mars zal opstijgen. Onlangs maakte de NASA bekend dat dit raketje, het Mars Ascent Vehicle, in Colorado zal worden gebouwd door Lockheed Martin Space.
Weer een ander ruimtevaartuig, dat momenteel door de ESA wordt ontworpen, zal naar een omloopbaan rond Mars vliegen en aldaar ‘de basketbal opvangen’ en naar de aarde terugbrengen, aldus Richard Cook, manager van het Mars Sample Return-project bij het JPL.
Een van de potentiële kenmerken die deze gesteentemonsters zo fascinerend maken, maakt het terugkeerproject des te complexer: de mogelijke aanwezigheid van levensvormen. Hoewel de kans daarop extreem klein is, zouden er nog altijd primitieve levensvormen op Mars kunnen bestaan – en die zouden een gevaar kunnen vormen voor het leven op aarde.
Het ruimtevaartuig dat de basketbal vol gesteentemonsters in een omloopbaan rond Mars zal oppikken, zal die capsule volgens Cook in een reeks andere, hermetisch afgesloten capsules opslaan – als in een reeks Russische matroesjka-poppen. De capsule zal vervolgens boven de aarde worden afgeworpen en op z’n vroegst in 2031 in de woestijn van Utah neerstorten. De teams die met het project zijn belast, zijn momenteel in de laatste fase van het ontwerp van het ruimtevaartuig dat de ‘basketbal’ zal oppikken; de bouw ervan zal binnen afzienbare tijd beginnen.
Intussen rijdt Percy onverdroten verder. Op 4 februari reed de rover de grootste afstand die tot nu toe in één dag op het Martiaanse oppervlak is afgelegd: 245,76 meter – iets meer dan de lengte van twee voetbalvelden.
Het maatje van Perseverance, de minihelikopter Ingenuity, helpt wetenschappers om nog grotere gebieden op de Rode Planeet te bestrijken. Vorig jaar voerde het drone-achtige apparaatje de allereerste gemotoriseerde vlucht op een andere planeet uit. De helikopter kan het terrein dat Percy te wachten staat van tevoren verkennen, zodat de rover de veiligste en interessantste routes door het onherbergzame Martiaanse landschap kan uitkiezen.
Intussen stijgen de verwachtingen met elk gesteentemonster dat door de rover wordt genomen. ‘We worden er enorm door gestimuleerd,’ zegt Cook. ‘We moeten hierin slagen. We moeten deze dingen naar de aarde zien te krijgen.’
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op nationalgeographic.com
