Een nachtelijke hemelopname gemaakt door de Mars InSight-lander Instrument Context Camera op 28 januari 2020.
(Afbeelding: © NASA / JPL-Caltech)
Het is een aantal skywatching van het volgende niveau: wetenschappers gebruiken afbeeldingen die zijn vastgelegd door InSight-lander van NASA om meteoren op te zoeken Mars.
Vanuit een blik op de resulterende afbeeldingen lijkt de zoekopdracht eenvoudig: talloze strepen vullen de lucht. Maar knijp een beetje en het verhaal blijkt meer quixotisch te zijn. De beelden tonen voornamelijk geesten, het onzichtbare zichtbaar gemaakt en het zichtbare overstemd door de illusies.
In feite, als je was op Mars als de sterren opkwamen, zou je een heel andere wereld zien dan de wereld die te zien is in nachtbeelden die door de camera's van InSight naar huis worden gestraald. "In wezen is er in de afbeeldingen die we tot nu toe hebben, heel weinig inhoud die je met je ogen zou zien", vertelde Mark Lemmon, een wetenschapper bij het Space Science Institute die het meteoorobservatieproject leidt, aan Space.com.
De afbeeldingen zijn afkomstig van een apparaat genaamd de Instrument Context Camera, een van de twee op de InSight-lander. De camera is meegeleverd om wetenschappers te helpen de buurt te begrijpen waarin het ruimtevaartuig de twee belangrijkste instrumenten heeft ingezet.
En een van die instrumenten, de seismometer, is de reden voor het zoeken naar meteoren. Dit instrument is afgestemd om huiverende golven te voelen die door Mars reizen; wetenschappers kunnen die gegevens vervolgens analyseren om de interne structuur en activiteit van de Rode Planeet te begrijpen.
Die golven kunnen worden voortgebracht marsquakes, het Mars-equivalent van aardbevingen. Maar ze kunnen ook voorkomen wanneer meteorieten tegen het oppervlak van de planeet slaan. Vandaar de interesse van wetenschappers in meteoren: een berekening van hoe vaak dergelijke effecten op Mars plaatsvinden, zou onderzoekers helpen de gegevens van de seismometer te interpreteren.
Deze inspanningen markeren niet de eerste keer dat wetenschappers hebben gekeken naar meteoren in de lucht van Mars. De Spirit Rover van NASA, die van 2004 tot 2010 over de Rode Planeet zwierf, bracht in de zomer van 2005 skywatching door. Die kans kwam dankzij het weer, dat zoveel stof van de zonnepanelen van Spirit verwijderde dat ze energie overproductie produceerden, waardoor een premie ontstond die uiteindelijk een last werd.
'Dat was de schoonste [tijd] die de rover op Mars doorbracht,' zei Lemmon. "Tijdens die zomer was er zoveel zonne-energie dat ze het 's nachts moesten proberen te gebruiken, want zelfs als ze het gewoon zouden dumpen, verwarmde die energie overdag de rover te veel."
Zo, Spirit besteed sommige nachten skywatching, maar wetenschappers zagen nooit een meteoor in die gegevens. Gezien de omvang van de verzamelde waarnemingen, is dat vrij onduidelijk: het zou kunnen betekenen dat er minder meteoren op Mars aankomen dan wetenschappers hadden verwacht of dat het team gewoon pech had.
InSight, dat in november 2018 arriveerde, nam de taak op zich als een project met lage prioriteit. De eerste beelden kwamen van de Instrumenter Deployment Camera van de lander, die aan de arm van de rover is bevestigd en op specifieke locaties kan worden gericht. Maar al maandenlang heeft die camera dringender zorgen dan vallende sterren. InSight's tweede belangrijke wetenschappelijke instrument, een hittesonde met de bijnaam de mol, was lastig. De mol is bedoeld om zichzelf te graven ongeveer 16 voet (5 meter) onder het oppervlak, het meten van warmtetransport in de rots van Mars zoals het doet.
De opgraving van de mol gaat echter langzaam. Over het algemeen is de sonde heeft moeite om grip in de rots te krijgen. Het instrument is zelfs een paar keer halverwege uit zijn hol gekomen. Moeilijkheden waarmee de mol wordt geconfronteerd, betekenen dat de Instrument Deployment Camera zich heeft gericht om ingenieurs visueel bewijs te bieden van wat er gebeurt met de sonde en reddingspogingen. Er is geen tijd voor sterrenkijken.
Dus de wetenschappers die op zoek waren naar meteoren, rekruteerden in plaats daarvan de Instrument Context Camera. Net als zijn metgezel was deze camera overgebleven van de Curiosity-rover, gebaseerd op ontwerpen uit 1999, en vervolgens geüpgraded om in kleur te zien. (NASA's volgende Mars-rover, dat deze zomer wordt gelanceerd, zal gloednieuwe camera's bevatten, waaronder zoomlenzen en videomogelijkheden.)
Maar in tegenstelling tot de Instrument Deployment Camera, zit de Instrument Context Camera op zijn plaats en is hij uitgerust met een fisheye-lens die het zicht vervormt. Het is op zijn zachtst gezegd geen natuurlijke skywatcher. 'Het heeft het voordeel dat het een groter gezichtsveld is, dus we zien ongeveer een derde van de horizon', zei Lemmon. "Het heeft het grote nadeel dat het niet erg hoog in de lucht kijkt. Het is duidelijk dat als je hier op aarde was op zoek naar meteoren, zou je je niet op de horizon richten. '
Overdag beelden van de camera maken de uitdagingen voor sterren kijken duidelijk: Mars zelf vult het grootste deel van het gezichtsveld van de camera. Ondanks de schijnbare uniformiteit van de nachtbeelden, neemt de grond het grootste deel van het zicht van de Instrument Context Camera in beslag, zonder sterren te zien. Er blijft slechts een golvende strook lucht boven de rode rots over om na zonsondergang gevuld te worden met sterren.
Hoewel Lemmon elke afbeelding op meteoren controleert, zijn de afbeeldingen van InSight tot dusver leeg. 'Er is een gevoel dat het enigszins demoraliserend is', zei Lemmon over het scannen van elk beeld op potentiële meteoren die er nooit zijn.
Hij zei dat wetenschappers wel weten hoe dergelijke objecten eruit moeten zien. Meteoren zou een gebogen pad volgen zoals gezien door de fisheye-lens. Afgezien daarvan, zei Lemmon, zouden meteoren op Mars er ongeveer hetzelfde uit moeten zien als hier op aarde. 'Je hebt een scala aan dingen, van gewoon een streak over de lucht tot een echte vuurbal', zei hij. De kooldioxide-rijke atmosfeer kan een meteoor een oranje gloed geven, maar Lemmon zei dat hij niet zeker weet of de camera's van InSight die kleurverschuiving kunnen detecteren.
Maar de meeste lichtpuntjes in de InSight-afbeeldingen komen van een heel ander hemels fenomeen: kosmische stralen, fragmenten van atomen die het universum in alle richtingen doorkruisen. In tegenstelling tot de terrestrische voetgangers en meteoren, zijn kosmische straling erg moeilijk vanaf de aarde te fotograferen. Onze atmosfeer blokkeert veel van dergelijke deeltjes om het oppervlak te bereiken. Een gelukkige camera op aarde die een opname met een lange belichtingstijd maakt, kan hier of daar een kosmische straal opvangen.
Maar Mars heeft geen atmosfeer van de aarde om kosmische straling weg te vagen, waardoor de Rode Planeet klaar is om een kosmische-stralingsdetector te huisvesten, zei Justin Maki, een beeldwetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Californië. Dat is wat elke heldere plek onder de onzichtbare curve van de horizon in de nachtelijke beelden van de Instrument Context Camera is, de vingerafdruk van een kosmische straal. 'Het universum is een beetje overspoeld kosmische stralen', Zei Maki.' Je denkt niet veel aan ze, omdat ze meestal gewoon door jou heen gaan of door de omgeving gaan. '
Hoewel ze geen invloed hebben op de andere gegevens van InSight, kunnen de beelden van de kosmische straling de nieuwsgierigheid van wetenschappers naar deze deeltjes, met name hun frequentie op Mars, voeden. De lengte van een streak spreekt het type deeltje aan - langere streaks zijn typisch hoogenergetische protonen of muonen, zei Lemmon - en de hoek waaronder de kosmische straal beweegt. 'Sommige komen van de zon. Van sommige weten we niet waar ze vandaan komen,' zei Maki. (De kleuren die worden weergegeven, geven alleen weer welke kleur sensor de kosmische straal heeft geraakt.)
InSight's nachtbeelden vangen zelfs de schaduwen van kosmische straling op. Dat komt omdat de camera voor elke belichting van 5 minuten ook een onmiddellijk beeld vastlegt om af te trekken van het hoofdbeeld, als een soort kalibratiebeeld, zei Maki. Als een kosmische straal raakt tijdens dat momentane beeld, maar niet tijdens het hoofdbeeld, is het resultaat een donkere vlek, die de schaduw markeert van waar een kosmische straal in het momentane beeld zal verschijnen.
Maar de angstaanjagende foto's van meteoren kijken blijven niet terugstromen van Mars. De tijd dringt voor het verkrijgen van skywatching-foto's van de Instrument Context Camera, zei Lemmon, omdat het beruchte Mars-stormseizoen zal spoedig beginnen en de horizon uitwissen. 'Binnen een paar weken denk ik niet dat we zelfs een heldere ster zo laag aan de hemel zullen kunnen zien', zei Lemmon.
Ze zouden natuurlijk nog steeds de kosmische straling zien. Maar ze hebben er veel gezien.
- Mars InSight in foto's: NASA's missie om de kern van de Rode Planeet te onderzoeken
- Reis naar het centrum van de Rode Planeet: NASA's InSight-lander om de geheimen binnen Mars te onthullen
- Robot 'mol' op Mars begint deze week in Red Planet te graven
