MMX poleci po próbki z Fobosa. To nie lądowanie na Marsie

Japonia przygotowuje wyprawę po materiał z okolic Marsa, ale nie planuje w tej misji lądowania na samej planecie. Celem MMX jest Fobos, większy z dwóch marsjańskich księżyców. Sonda ma pobrać tam próbki i dostarczyć je na Ziemię. Badacze chcą dzięki nim sprawdzić, skąd wzięły się oba niewielkie ciała krążące wokół Czerwonej Planety.

JAXA wyznaczyła start rakiety H3 z ośrodka Tanegashima na 20 października o 4:41 czasu japońskiego. W Polsce będzie wtedy 19 października, godzina 21:41 CEST, a w UTC 19:41. Różnica dat nie oznacza dwóch startów. To ten sam planowany moment zapisany w różnych strefach czasowych.

Termin pozostaje zapowiedzią, nie informacją o udanym locie. JAXA podała także okres rezerwowy od 21 października do 7 listopada. Osoby śledzące start powinny sprawdzić najnowszy komunikat agencji: godzina może się zmienić, a plan misji nie jest gwarancją wykonania wszystkich etapów.

Dlaczego księżyc, a nie sama planeta

Skrót MMX oznacza Martian Moons eXploration. Rozróżnienie między Marsem a Fobosem jest kluczowe dla zrozumienia tej wyprawy. Materiał przywieziony z układu marsjańskiego nie musi być materiałem pobranym bezpośrednio z powierzchni planety. Sonda ma dotknąć gruntu księżyca, a pytanie o pochodzenie poszczególnych ziaren będzie wymagało późniejszych analiz.

JAXA wskazuje dwa główne wyjaśnienia pochodzenia Fobosa i Deimosa. Mogły być planetoidami przechwyconymi przez grawitację Marsa. Mogły też powstać z odłamków wyrzuconych na orbitę po wielkim zderzeniu z planetą. Są to konkurencyjne hipotezy, a nie dwa potwierdzone etapy tej samej historii.

Ciemna powierzchnia księżyców i właściwości odbijanego przez nią światła przypominają planetoidy węgliste. Samo podobieństwo nie rozstrzyga jednak pochodzenia. Dlatego misja łączy obserwacje wykonywane z bliska z planem zbadania rzeczywistego materiału w ziemskich laboratoriach. Zdjęcie i próbka dostarczają innych rodzajów informacji.

Wybór ma również uzasadnienie techniczne. Powrót z próbką z Marsa utrudnia silniejsza grawitacja planety. Przy małym Fobosie JAXA może wykorzystać doświadczenie zdobyte podczas misji Hayabusa i Hayabusa2 do planetoid. Nie oznacza to łatwego zadania: pozostają daleki lot, praca przy małym ciele, kontakt z nieznanym gruntem i bezpieczny powrót.

Fobos ma jeszcze jedną przewagę nad Deimosem. Według JAXA zgromadzono o nim więcej danych, w tym zdjęć, informacji o ukształtowaniu powierzchni i temperaturze. To lepszy punkt wyjścia do wyboru miejsca lądowania, nie dowód, że powierzchnia nie sprawi zespołowi niespodzianek.

Dziesięć gramów potrzebuje kontekstu

Opis misji JAXA określa cel jako przywiezienie co najmniej 10 gramów materiału z Fobosa. Wartość takiej próbki nie zależy wyłącznie od masy. Znaczenie ma również to, skąd została pobrana i jak wybrane miejsce różni się od pozostałych obszarów księżyca. Tego nie da się odczytać z samego pojemnika.

Jednym z instrumentów pomagających zebrać ten kontekst jest MEGANE, spektrometr promieniowania gamma i neutronów. Na potrzeby udziału NASA opracowało go laboratorium Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. Przyrząd ma badać skład pierwiastkowy Fobosa na podstawie promieniowania i neutronów naturalnie emitowanych z jego powierzchni.

APL wyjaśnia, że sygnały te powstają wskutek oddziaływania promieniowania kosmicznego z powierzchnią oraz naturalnej promieniotwórczości skał. MEGANE nie jest aparatem robiącym zdjęcia pojedynczych pierwiastków. Nie musi też ostrzeliwać gruntu własną wiązką, by uzyskać ten rodzaj pomiaru.

Dane mają pomóc w badaniu pochodzenia księżyca, procesów zachodzących na jego powierzchni i w wyborze miejsc pobrania próbek. Gdy materiał trafi do laboratorium, obserwacje sondy pozwolą odnieść analizowane ziarna do szerszego otoczenia. Szczegółowe badanie próbki nie zastępuje mapowania jej miejsca pochodzenia.

Dwa sposoby pobrania materiału

NASA opisała 15 października dwa uzupełniające się rozwiązania. Próbnik pneumatyczny, zamontowany na jednej z nóg lądownika, ma zbierać materiał z powierzchni za pomocą impulsów azotu pod wysokim ciśnieniem. Gaz ma unieść drobiny i skierować je do pojemnika. To plan działania urządzenia, nie relacja z przeprowadzonego pobrania.

Próbnik rdzeniowy JAXA ma natomiast sięgać pod samą wierzchnią warstwę gruntu. W opisie instrumentu agencja podaje głębokość około dwóch centymetrów. Oba urządzenia mają więc docierać do materiału w różny sposób. Nie należy przedstawiać ich jako dwóch identycznych szufelek ani utożsamiać pobrania z powierzchni z uzyskaniem głębokiego odwiertu.

W komunikacie NASA głębokość opisano mniej precyzyjnie jako kilka cali. W tym tekście przyjmujemy około dwóch centymetrów z karty konkretnego instrumentu JAXA. Zachowujemy to rozróżnienie, zamiast tworzyć z dwóch opisów jeden pozornie dokładny parametr. Ostateczne wyniki pobrania będzie można ocenić dopiero po wykonaniu operacji.

Powrót w 2031 roku jest celem, nie wynikiem

Aktualny opis NASA przewiduje dotarcie do Marsa w sierpniu 2027 r., pobranie próbki nie wcześniej niż w grudniu 2028 r. i dostarczenie jej na Ziemię w 2031 r. Pomiędzy przylotem a pobraniem przewidziano badanie Fobosa. Ten etap ma dostarczyć informacji potrzebnych do bezpiecznego i naukowo użytecznego wyboru miejsca.

NASA spodziewa się otrzymać około 15 procent całego przywiezionego materiału. Próbki mają być przechowywane w Johnson Space Center w Houston i udostępniane do badań przez kolejne dekady. Udział procentowy nie jest osobnym celem pobrania 15 gramów ani informacją, że materiał już znajduje się w laboratorium.

Czy w próbce mogą znaleźć się ziarna z Marsa

JAXA zakłada, że na Fobosie mógł gromadzić się także materiał wyrzucany z Marsa przez uderzenia innych ciał. Poszukiwanie takich ziaren mogłoby pozwolić badać historię sąsiedniej planety, mimo że sonda nie pobierze próbki bezpośrednio z jej powierzchni. To jedna z naukowych motywacji wyboru księżyca.

Nie jest to jednak potwierdzona przesyłka marsjańskich skał. Pochodzenie kandydatów trzeba będzie ustalić w analizach. Również pytania o wodę, związki organiczne i dawne warunki sprzyjające życiu nie oznaczają, że misja już odkryła życie. Cele badawcze należy oddzielić od wyników, których jeszcze nie ma.

Dla czytelnika śledzącego najbliższy start najważniejsze są więc trzy osobne sprawy: cel lotu, sposób zebrania dowodów i warunkowy harmonogram. MMX ma dotrzeć do Fobosa, poznać jego otoczenie i dopiero potem pobrać materiał. Jeśli kapsuła wróci zgodnie z planem, wraz z ziarnami badacze otrzymają kontekst potrzebny do odtworzenia historii marsjańskich księżyców.