Danske forskere forbereder sig på Mars-mission

Danske forskere fra Niels Bohr Institutet har med støtte fra Carlsbergfondet bidraget til udvikling af teknologi til Perserverance-roveren, som forventeligt lander på Mars den 18. februar 2021. Nu ser de frem til arbejdet med at styre og analysere data fra roveren, som skal give os ny vigtig viden om alskens forhold på Mars.

Mars-forskergruppen ved Niels Bohr Instituttet, ledet af Morten Bo Madsen, har gennem en årrække udviklet relativt simple instrumenter, der har været anvendt til at forøge det videnskabelige udbytte af andre og mere komplekse instrumenter om bord på rovere og andre ”landere”, som NASA siden 1996 har sendt til Mars.

Som resultat af dette udviklingsarbejde og de videnskabelige bidrag er forskerne løbende blevet inviteret med som deltagere i udviklingen og håndteringen af instrumenter om bord på Mars-missioner. Således også i NASAs aktuelle Mars-mission, hvor den såkaldte Perseverance-rover blev sendt af sted i august i år og forventes at lande på Mars den 18. februar 2021. På denne mission har forskerne andel i ikke færre end tre af de syv videnskabelige instrumenter om bord.

Største ansvar nogensinde

Det drejer sig om Mastcam-Z, MOXIE (der anvendes til produktion af ilt ved elektrolyse direkte fra det carbondioxid, som udgør hovedparten af atmosfæren på Mars) og SuperCam (et rekognoscerings-instrument om bord). Det er forventningen, at alle forskere i Mars-gruppen ved Niels Bohr Institutet samt adjunkt Jens Frydenvang fra Globe Institute på Københavns Universitet kommer til at deltage aktivt i de videnskabelige aktiviteter på selve overfladen af Mars, når roveren er landet.

”Vi ser meget frem til at deltage i det spændende arbejde med at betjene instrumenterne på roveren samt analysere de data, der hentes herfra. Aldrig tidligere har NASA og NASAs universitetspartnere betroet os så stort et ansvar, som vi får i forbindelse med denne mission,” siger lektor og leder af Mars-gruppen på Niels Bohr Institutet Morten Bo Madsen, der er Co-Investigator på alle tre instrumenter Mastcam-Z, MOXIE og SuperCam.

”Danmark og særligt Niels Bohr Institutet har og har haft en betydelig indflydelse på de internationale Mars-missioner, ikke mindst fordi Danmark bygger på en årtier lang tradition, som går tilbage til professor Jens Martin Knudsen. Han var en fantastisk inspirator og ophavsmanden til dansk Mars-forskning. Danmark bidrager i dag til Mars-forskningen, fordi Mars fascinerer på en helt enestående måde, og fordi vi stadig søger efter svarene på, om der er vand og liv på Mars. Carlsbergfondet har derfor gennem flere år støttet Morten Bo Madsens forskningsgruppe på NBI. Jeg ser meget frem til at følge Mars-landingen live om to måneder og det efterfølgende arbejde med at analysere data,” udtaler Carlsbergfondets bestyrelsesformand, professor Flemming Besenbacher.

Aktive deltagere i styring og analyser

Konkret har forskere og teknikere ved Niels Bohr Institutet under ledelse af lektor Kjartan Kinch designet, fremstillet og ”space-flight”-kvalificeret et sæt af radiometriske kalibreringsreferencer, som er monteret på Perseverance-roveren.

I artiklen ”Radiometric Calibration Targets for the Mastcam-Z Camera on the Mars 2020 Rover Mission”, som for nylig er offentliggjort i et særnummer af tidsskriftet Space Science Reviews, beskriver forskerholdet design, fabrikation, test og karakterisering af disse kalibreringsreferencer, samt hvordan de vil blive brugt operationelt på Mars til løbende konvertering af kameradata til kalibrerede data, der kan bruges i videnskabelige analyser. Det danske forskerhold vil efter roverens landing på Mars ikke bare være aktive deltagere i styringen af roveren, men også deltage i fortolkning af de videnskabelige resultater, som kameraer og andre instrumenter genererer.

Om Mars-projektet på NBI
Mars-projektet ved Niels Bohr Institutet og Københavns Universitet er en del af NASAs Mars 2020 Perseverance Rover Mission, som har til formål at identificere, udvælge, udbore og indsamle prøver af høj videnskabelig værdi, for at disse senere kan blive returneret til Jorden gennem en fælles opfølgende ESA/NASA-mission. 

Denne opfølgende mission er allerede under forberedelse. Muligheden er her stor for at opnå fundamentale videnskabelige gennembrud i forståelsen af Mars, Solsystemets udvikling og måske endda livets opståen, idet et af missionens mål er at søge efter spor af fortidigt liv på Mars.

Men hvad er kamera-kalibreringsreferencer? Kort fortalt gør de det muligt løbende at skabe korrekte farvenuancer og få farvebilleder returneret fra Mars, således at data fra det videnskabelige hovedkamera, Mastcam-Z, vil kunne behandles og anvendes kvantitativt. 

Det vil f.eks. være muligt at foretage en korrekt ”hvidbalancering” (dvs. farvekorrektion af billeder, så de fremstår som belyst med hvidt lys), så de ser ud som havde de været belyst ligesom på Jorden. Det er altså muligt at korrigere for indflydelsen af den støvholdige Mars-atmosfære, som varierer fra dag til dag og fører til en rødfarvning af landskabsscener på Mars.

”Takket være vores referencer kan spektre og farvebilleder på en meningsfuld måde sammenlignes med observationer på andre tidspunkter af missionen og med data fra Mars-lignende prøver i laboratorier på Jorden,” siger lektor Kjartan Kinch, der er Co-Investigator på Mastcam-Z instrumentet. Han tilføjer, at designet af de leverede kalibreringsreferencer bygger på erfaringer fra tidligere missioner og er valideret af internationale forskerkolleger.

Nye svar på gamle spørgsmål

Udover arbejdet med at udvikle teknologi til Perserverance-roveren har forskergruppen på Niels Bohr Institutet deltaget i udvælgelsen af landingsstedet i Jezero-krateret samt overvåget satellitdata herfra. Dette arbejde pågår stadig.

Udforskningen af Jezero-krateret er særlig vigtig, fordi netop dette landingssted efter alt at dømme byder på et stort potentiale for at finde og indsamle spor af eventuel fortidig biologisk aktivitet på Mars. Det er med andre ord første led i at forsøge at besvare det helt store spørgsmål: Er vi alene? Eller kunne det tænkes, at livet har udviklet sig – uafhængigt af Jorden – også på Mars?

”Det ligger i menneskets natur at være nysgerrig og at forsøge at forstå den verden, vi lever i. Vi mangler dog stadig en grundlæggende forståelse af livets opståen. Holdet bag Perseverance-missionen vil udvælge og indsamle prøver, som med en efterfølgende mission vil blive bragt tilbage til Jorden. Disse prøver forventes at kunne informere os om alderen på forskellige områder på overfladen af Mars – også udover netop Jezero-krateret. Prøverne vil også indeholde information om den tidlige udvikling af atmosfæren og mineralogien på Mars,” forklarer Morten Bo Madsen og fortsætter:

”Ved at kigge i prøverne vil vi måske også kunne få svar på spørgsmålet om, hvorvidt vi er alene, eller om livet opstår af sig selv, når blot de rette fysiske og kemiske betingelser er til stede. Svaret på dette spørgsmål forventes dog måske at måtte afvente returnering af de indsamlede prøver til Jorden og en detaljeret analyse af disse i de bedste laboratorier i verden. Vi forventer, at en del af disse analyser vil finde sted i Danmark.”

Læs en populærvidenskabelig udgave af den videnskabelige artikel

Læs Morten Bo Madsens artikel om dansk Mars-forskning i Carlsbergfondets Årsskrift 2019