Cele naukowe

Badania naukowe na Marsie oparte są na „podążaniu za wodą”. Bez wody życie – przynajmniej to,które znamy – nie mogłoby istnieć na planecie.
Cel 1: Ustalenie czy na Marsie kiedykolwiek powstało życie

Pierwszym krokiem do zrozumienia czy na Marsie istnieje lub istniało życie, jest określenie, czy na planecie występowały warunki środowiskowe właściwe dla zaistnienia i podtrzymania życie. Teraz, kiedy dwa łaziki programu Mars Exploration Rover, Spirit i Opportunity, znalazły istotne dowody na to, że kiedyś na powierzchni Marsa utrzymywała się woda w stanie ciekłym, naukowcy mają nadzieję ustalić, czy występowały też inne warunki niezbędne dla życia. Misja Mars Science Laboratory, wyposażona w łazik większy niż oba lądowniki Viking wysłane na Marsa w latach 70-tych, będzie poszukiwała pierwiastków biogennych – do najważniejszych należą: węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor i siarka.

Do życia potrzebne są też stosunkowo niewielkie ilości innych pierwiastków, takich jak żelazo, a także źródło energii. Na Ziemi energia pochodzi ze światła słonecznego lub od elektronów poruszających się pomiędzy występującymi w przyrodzie pierwiastkami i związkami chemicznymi. Poza tym, życie wymaga dosyć stabilnego środowiska, żeby znaleźć dla siebie niszę i przetrwać pomimo zagrożeń ( np. erupcji wulkanów czy nadmiernego promieniowania ultrafioletowego).

Misja Mars Science Laboratory zbada obieg dwutlenku węgla oraz cykl hydrologiczny planety. Innymi słowy, będzie starała się ustalić, pod jaką postacią i w jakiej ilości węgiel oraz woda są magazynowane na powierzchni planety lub w jej atmosferze i jak mogło się to zmieniać w czasie.

Naukowcy mają nadzieję określić, czy warunki środowiskowe na Marsie mogły sprzyjać rozwojowi życia. Do interesujących znalezisk mogłyby należeć warstwy skalne wykazujące na obecność wody.

Cel 2: Charakterystyka klimatu Marsa

Kolejnym zadaniem Mars Science Laboratory będzie scharakteryzowanie pradawnego klimatu Marsa oraz procesów klimatycznych zachodzących w niższej i wyższej warstwie atmosfery. Mars w przeszłości był planetą cieplejszą, przez co jego atmosfera mogła być grubsza i wilgotniejsza. Jednak obecnie jest cienka i zimna, a woda zniknęła z powierzchni planety i atmosfery. Prawdopodobnie pozostała na planecie woda uwięziona jest pod powierzchnią w postaci lodu lub w stanie płynnym, jeśli na planecie występują źródła ciepła (np. wulkaniczne „gorące źródła”. Dawna grubsza i wilgotniejsza atmosfera mogła zapewniać lepsze warunki do podtrzymywania życia.

Dzięki Mars Science Laboratory naukowcy będą mogli określić z większą dokładnością skład marsjańskiej atmosfery, dokonując na przykład pomiaru izotopów stabilnych takich pierwiastków jak węgiel (izotopy to atomy tego samego pierwiastka, które mają różne masy ze względu na inną liczbę neutronów w jądrze). Większość pierwiastków o znaczeniu biologicznym ma co najmniej dwa izotopy stabilne. Organizmy często wybiórczo używają konkretnych izotopów, opierając się na ich dostępności oraz masie. Również warunki środowiskowe mają wpływ na występowanie izotopów.

Mars Science Laboratory będzie też poszukiwał biosygnatur, czyli śladów życia – np. gwałtownych zmian w występowaniu izotopów ważnych dla istot żywych – oraz będzie badał skład chemiczny skał, gleb i form geologicznych, poszukując powiązań ze zmianami w atmosferze planety.

Mars Science Laboratory przeanalizuje prawidłowości marsjańskiej pogody, a także zbada występowanie wody, dwutlenku węgla oraz wodoru w atmosferze i przy powierzchni planety. Zmierzy również promieniowanie powierzchniowe, na które składają się: promieniowanie kosmiczne oraz promieniowanie z bombardujących planetę protonów słonecznych i neutronów.


W warstwach skalnych występujących w kraterach i górach zapisana jest historia geologiczna Marsa.

Cel 3: Charakterystyka geologiczna Marsa

Przeszłość Marsa zapisana jest w warstwach powierzchni – jest to mechanizm podobny do tego, dzięki któremu w słojach zapisana jest historia drzewa. Mars Science Laboratory dokona analizy skał oraz profilu glebowego, aby umożliwić nam zrozumienie procesów geologicznych, na skutek których powstawała i zmieniała się skorupa planety oraz jej powierzchnia. W szczególności w trakcie misji prowadzone będą poszukiwania skał, które powstają w obecności wody.

Cel 4: Przygotowanie do wysłania wyprawy załogowej

Jako misja, w ramach której na powierzchnię Marsa wysłany zostanie duży i ciężki ładunek, Mars Science Laboratory utoruje drogę do wysłania sprzętu i pokaźnej infrastruktury, potrzebnej każdej przyszłej wyprawie załogowej. Zdobyte w ramach misji doświadczenie w zakresie precyzyjnego lądowania umożliwi również wysłanie astronautów w konkretne miejsce w bezpieczny i niezawodny sposób.

Lepsza znajomość poziomów promieniowania na powierzchni Marsa pomoże planistom nie tylko zrozumieć potencjalne zagrożenia, na które mogą narazić się przyszłe załogi , ale także zaprojektować rozwiązania chroniące ich zdrowie.

Szczegółowe zadania misji


Mars Science Laboratory może utorować drogę wyprawie załogowej na Marsa.

Aby misja Mars Science Laboratory odpowiednio wspierała osiąganie czterech przedstawionych powyżej ogólnych celów naukowych oraz zrealizowała swój cel właściwy, jakim jest określenie potencjału Marsa do podtrzymania życia, postawiono jej następujące zadania szczegółowe:

Zadania biologiczne:

  1. Ustalenie pochodzenia związków organicznych oraz sporządzenie ich wykazu;
  2. Stworzenie wykazu pierwiastków biogennych (węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor, siarka);
  3. Rozpoznanie cech otoczenia, które mogą być skutkami zachodzących na planecie procesów biologicznych.

Zadania geologiczne i geochemiczne:

  1. Badanie składu chemicznego, izotopowego oraz mineralnego powierzchniowych i przypowierzchniowych materiałów geologicznych na Marsie;
  2. Wyjaśnienie procesów, które uformowały oraz zmieniały skały i gleby.

Zadania związane z procesami zachodzącymi na planecie:

  1. Określenie rozwoju i przemian zachodzących w procesach atmosferycznych w długiej perspektywie czasowej (analiza ma objąć okres 4 miliardów lat);
  2. Określenie obecnego stanu, rozmieszczenia oraz obiegu wody i dwutlenku węgla.

Zadanie związane z promieniowaniem na powierzchni Marsa:

  1. Charakterystyka szerokiego spektrum promieniowania powierzchniowego, związanego z promieniowaniem kosmicznym w galaktyce, bombardowaniem przez wysokoenergetyczne protony pochodzące ze Słońca i neutrony wtórne.[1]