Dr. Santiago Pérez HoyosGrupo de Ciencias Planetarias

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Marte: el último desafíoLa misión Mars 2020

La leyenda de un vecino• Marte es conocido desde la Antigüedad• Es el quinto objeto más brillante del cielo, tras el Sol, la Luna, Venus y Júpiter.• Con pequeños telescopios es posible distinguir regiones brillantes y oscuras, incluso los casquetes polares.• Hasta bien entrado el siglo XX aún se pensaba que en su superficie era posible encontrar mares y vegetación.

El espejo de la Tierra• Uno de los mejores observadores de Marte a finales del siglo XIX era Giovanni Schiaparelli.• Usaba para sus observaciones un telescopio de 22 cm desde la ciudad de Milán.• Él llamaba “continentes”, “océanos” y “canali” a lo que observaba sobre Marte.• El término fue recogido después por astrónomos como Percival Lowell, reclamando la presencia de una civilización sobre el planeta.• Aunque para los años 20 la polémica ya había sido zanjada, no quedó completamente despejada hasta la exploración de los años 60.

Marte y la mitología popular• Posiblemente a raíz de las disputas científicas de Lowell, Marte pronto se fijó en el imaginario popular como cuna de unos, a menudo agresivos, vecinos del Sistema Solar.• En 1898, H.G. Wells publicó la influyente “Guerra de los mundos”, describiendo la invasión de nuestro planeta por unas avanzadas y hostiles inteligencias marcianas.• En 1938, Orson Welles emitió su famosa adaptación radiofónica, que fue más tarde replicada, por ejemplo, en Quito.• Desde entonces, las referencias a Marte y a los marcianos son constantes en la literatura y cine de ciencia-ficción.

Radio ecuatorial: ½ RTierra Masa: 0.11 MTierra Gravedad: 0.38 gTierra Distancia al Sol: 1.52 UADuración del día: 24.62hDuración del año: 687 díasTemperatura: [-87,-5]º CPresión en superficie: 0.006 PTierra Atmósfera: CO2

El Marte real

1. Agua en Marte• El agua se ha presentado como una de las grandes pruebas de la posible habitabilidad.• En el pasado, un gran océano Boreal pudo cubrir el tercio Norte del planeta.• En la actualidad, la mayor parte se encuentra en forma de hielo subsuperficial, tal y como ha mostrado Mars Express.• Algunas regiones muestran la presencia presente o pasada de glaciares.• Cursos de agua líquida relativamente recientes pueden haber modelado algunas estructuras de la superficie.• Curiosity ha demostrado la presencia de ambientes lacustres durante largos períodos de tiempo.

2. Grandes tormentas de polvo

3. Vida en Marte• En 1996 un estudio sugería que algunas de las estructuras encontradas en el meteorito ALH84001 proveniente de Marte tenían origen biológico.• El equipo de David McKay mostró la presencia de cadenas de magnetitas que en la Tierra se asocian con determinadas bacterias, así como resto que parecían fósiles bacterianos. •Aunque la noticia despertó un gran revuelo mediático, pronto se presentaron una multitud de argumentos contra el origen biológico de los restos.• A día de hoy, la comunidad científica está de acuerdo en descartar que el meteorito (así como otros similares) pueda demostrar la presencia de vida en Marte en el pasado.• Sin embargo, la sola posibilidad resulta excitante.

Retrato de familia de la exploración de Marte

Grandes éxitos marcianos (5)Mariner y Viking, abriendo camino• El programa Mariner de NASA fue el primero en lograr sobrevuelos de Marte y obtener imágenes desde el espacio. • Este programa dio lugar en la década siguiente al programa Voyager de exploración del Sistema Solar exterior.• El programa Viking era heredero directo de la misión Mariner 9 y logró aterrizar en la superficie de Marte.• Entre otros instrumentos, las Viking incorporaban los primeros experimentos astrobiológicos de la exploración del espacio.• Sus resultados fueron inicialmente positivos, pero pronto se pusieron en duda por la peculiar química marciana.

Grandes éxitos marcianos (4)MRO y MAVEN, centinelas en lo alto• MRO lleva casi una década orbitando el planeta rojo y proporcionándonos abundante información sobre él.• En particular, su cámara HiRISE ha colaborado en el seguimiento de misiones en superificie, como los rovers Spirit y Opportunity.• La misión también es un relé de comunicaciones que sirve de apoyo a las misiones presentes y futuras que se encuentran en la superficie.• MAVEN es el orbitador más reciente de NASA y pretende estudiar, entre otros temas, la evolución de la atmósfera de Marte.

Grandes éxitos marcianos (3)Mars Express, un éxito para Europa

Grandes éxitos marcianos (2)Mangalyaan, Marte se abre al mundo

• Hace algo más de un año, ISRO, la agencia espacial india se convirtió en la primera agencia espacial capaz de colocar un orbitador en Marte al primer intento.• Se unía así al selecto club que ya formaban Europa, USA y la antigua URRSS.• La misión es un demostrador tecnológico que pretende abrir paso a futuras misiones indias de exploración interplanetaria.

Grandes éxitos marcianos (1)El equipo rover: de Sojourner a Curiosity• En 1997, el rover Sojourner inauguró la secuencia de rovers o vehículos motorizados que recorrerían la superficie de Marte en las siguientes décadas. Apenas sobrevivió 3 meses, pero inauguró una época.• En 2004 amartizaron los rovers gemelos Spirit y Opportunity.• Spirit sobrevivió 6 años más de lo planeado hasta quedar atascado en la arena en 2010, poco después se perdió la comunicación.• Opportunity aún permanece activo y ha batido todos los records de distancia sobre un cuerpo distinto a nuestro planeta.• El Mars Science Laboratory o Curiosity, lleva más de 3 años en la superficie de Marte, recorriendo el cráter Gale y ascendiendo Aelious Mons.• Curiosity ha permitido demostrar que lugares de Marte estuvieron cubiertos de agua líquida durante largos períodos de tiempo.

La exploración humana• Desde los comienzos de la carrera espacial, la exploración humana de Marte ha formado parte de las agendas de prácticamente todas las agencias espaciales.• En 2004, NASA presentó su Vision for Space Exploration donde planteaba como prioridad la exploración humana del planeta rojo.• Sin embargo, la financiación sigue siendo el principal problema del programa.• NASA mantiene sus planes de misiones tripuladas a Marte alrededor de 2030.• Algunas iniciativas privadas que se han venido presentando en los últimos tiempos pueden clasificarse directamente como estafas.

Pasos hacia un sueño• Determinar los niveles de radiación durante el viaje y la estancia en Marte.• Contar con una fuente de energía in situ.• Controlar la contaminación en ambas direcciones.• Limitar los costes económicos de las misiones.• Manejar las dificultades psicológicas de un viaje largo y peligroso.

La visión de la exploración de Marte

La misión Mars 2020• NASA anunció a finales de 2012 su intención de continuar el éxito de la exploración robótica de la superficie de Marte con un heredero directo de MSL, que aprovecharía la ventana de lanzamiento en 2020.• MARS 2020 se centra en los siguientes objetivos científicos:

1. VIDA2. CLIMA3. GEOLOGÍA4. EXPLORACIÓN HUMANA

Un vistazo rápido a MARS 2020

Los instrumentos: MastCam-Z• MastCam-Z desciende directamente la cámara del mástil en Curiosity.• Al igual que en éste, se trata de una cámara estereoscópica que permite tomar imágenes en muchos filtros diferentes.• En esta ocasión, incorporará un zoom 3.6:1• Su objetivo principal es proporcionar una visión geomorfológica y astronómica de contexto.• También jugará un papel importante como soporte técnico en diferentes fases de la misión.

Los instrumentos: SuperCam• De nuevo siguiendo la estela del ChemCam en Curiosity, este instrumento renovado proporcionará espectroscopía láser de la superficie.• Incluye adiciones sustanciales con respecto a su predecesor: espectroscopía Raman, especotroscopía de fluorescencia resuelta en el tiempo y espectroscopía en infrarrojo cercano.• Además, será capaz de tomar imágenes de alta resolución de las muestras.• Su objetivo fundamental es caracterizar la mineralogía de pequeña escala en la superficie.• También colaborará en la selección de posibles muestras de la superficie, como veremos más adelante.

Los instrumentos: PIXL• Planetary Instrument for X-Ray Litochemistry.• Enfoca un pequeño rayo X sobre las rocas que excita el fenómeno de fluorescencia de algunos elementos en escalas inferiores al milímetro.• Con esos tamaños podemos distinguir vetas, cementaciones, porosidades y otras estructuras.• Esto permite identificar al momento multitud de especies muy poco abundantes, pero muy importantes para comprender la evolución de las rocas marcianas.

Los instrumentos: SHERLOC• Utiliza espectroscopía Raman y

fluorescencia a escalas muy pequeñas (de algunas micras).

• El objetivo es detectar compuestos químicos,

especialmente orgánicos.• Está acompañado por WATSON

(Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering).

• Es fundamental para la selección de posibles muestras para retorno,

por su capacidad de obtener indicaciones de habitabilidad y preservación de biosignaturas.

Los instrumentos: RIMFAX• Radar IMager For mArs’ subsurface eXperiment es el primer radar capaz de penetrar en la superficie (GPR) de Marte que se ha enviado.• En la Tierra, el GPR se utiliza por ejemplo para comprobar la integridad de rutas heladas en el Ártico.• En Marte, servirá para penetrar decenas de metros bajo la superficie y proporcionar información sobre la composición y estructura del subsuelo marciano.• En particular, interesa conocer la posible distribución de hielo bajo la superficie, tal y como otras misiones con experimentos radar han demostrado.• También proporcionará una información única sobre la historia geológica y ambiental del planeta.

Los instrumentos: MOXIE• Si queremos enviar astronautas a Marte y traerlos de vuelta, necesitaríamos enviar una gran cantidad de suministros, una buena parte de los cuales serían oxígeno (previsiblemente en estado líquido).• MOXIE (Mars OXigen In situ Experiment) es un experimento o prototipo para conseguir ese oxígeno directamente de la atmósfera de Marte, que, aunque es muy tenue, contiene una gran cantidad de CO2.• Es algo parecido a una batería funcionando al revés de lo habitual: toma electricidad para crear O2.• Necesita trabajar a unos 800ºC y es una de las piedras angulares de la misión.• En el futuro, se podría enviar a Marte un pequeño reactor nuclear y una unidad de este tipo para que produjera anticipadamente todo el oxígeno que pudiera recurrir la misión tripulada.

Los instrumentos: MOXIE

Los instrumentos: MEDA• MEDA es un instrumento liderado desde el Centro de Astrobiología de Madrid y con gran participación española tanto en la ciencia como en el desarrollo.• Es una herencia ampliada y mejorada del instrumento REMS a bordo de Curiosity.• El instrumento consta de tres partes:

1. Estación meteorológica

2. Detector de polvo3. Cámara all-sky

Los instrumentos: MEDA• La estación meteorológica proporcionará datos de temperatura, presión, humedad y velocidad del viento, que permitirá estudiar las variaciones estacionales a nivel local de la meteorología marciana.• El detector de polvo consiste en una serie de detectores de radiación que mide la luz del Sol que llega a ellos tanto de forma directa como difusa, lo que permitirá caracterizar las propiedades del polvo. Esto es similar a lo que se hace en las estaciones de control de aerosoles en la Tierra.• Además, habrá un detector de radiación térmica que permitirá determinar el balance energético de la superficie.• Finalmente, la cámara ofrecerá una visión general del cielo de Marte, mostrando también el efecto de las pequeñas partículas del polvo.• Comprender el polvo en Marte es fundamental para la exploración humana y su supervivencia en la superficie.

El vuelo de Mars 2020• Las ventanas de lanzamiento a Marte deben coincidir con las oposiciones del planeta, que suceden cada 2 años y 2 meses.• Esto minimiza la distancia y por lo tanto el gasto de combustible.• La órbita suele ser elíptica y el viaje relativamente rápido.• Lanzamiento: Julio – Agosto 2020• Llegada: Enero – Marzo 2021

Resumen de la misión

Buscando un lugar de aterrizaje

Un buen candidato: cráter Jezero

• MRO ha detectado alrededor del cráter un

delta formado por arcillas.

• Este ambiente geológico requiere la presencia

continuada de agua en la superficie durante periodos

de tiempo muy largos.• Conseguir una muestra de

este terreno puede ser básico para determinar la habitabilidad de Marte.

• La decisión en enero de 2017.

Retorno de muestras marcianas

¿Drones en Marte?• Cobra fuerza la idea de añadir a la misión helicóptero o dron que acompañe al rover.• Estaría propulsado por energía solar y sería de bajo peso (1 kg) y tamaño (un cubo de 1m).• Apenas podría volar 3 minutos cada día, no más de 100m de altura y con un alcance de 600m.• Nunca debería volar cerca del rover.• Debe ser autónomo.

Más allá de Mars 2020• Mars 2020 enlaza perfectamente con la herencia de los rovers anteriores, en particular con Curiosity.• Sin embargo, es una misión profundamente orientada hacia el futuro.• La clave está en la exploración humana del planeta, que puede desarrollarse en la década de 2030.• El experimento MOXIE puede ser fundamental para la viabilidad de dicha exploración, así como los estudios ambientales de radiación y polvo.• También se espera una misión para la recogida de muestras, que incluso podrían retornar a la Tierra, y determinar de una vez por todas la habitabilidad del planeta rojo.

DIAPOSITIVAS SUPLEMENTARIAS

El otro planeta azul

Grandes exploradores: Mariner

Grandes exploradores: Viking

Grandes exploradores: Mars Pathfinder & Sojourner

Mars Reconnaissance Orbiter

Mars Reconnaissance Orbiter

Mars Reconnaissance Orbiter

Mars Reconnaissance Orbiter

Europa en Marte: Mars Express

¿Metano en Marte?