Curiosity 6. díl: SAM

SAM bude rozebírat složení plynů, které jsou přítomné v atmosféře Marsu i těch, které se vypaří ze zkoumaného vzorku. Robotická paže odebere materiál (prášek vzniklý třeba odbroušením) a přemístí jej do jednoho ze dvou násypných trychtýřů na přední části těla roveru. Tyto trychtýře jsou speciálně leštěné a navíc vibrují aby na nich neulpíval materiál. Atmosférické vzorky projdou přes filtrační soupravu na boku vozítka. Srdcem přístroje jsou dvě pece, které mohou vzorek ohřát na 1000°C. SAM dokáže odhalit složení přesněji, než kterýkoliv přístroj, který doposud pracoval na Marsu. Jedním z přístrojů, které se podílejí na studiu vzorků v laboratoři SAM je hmotnostní spektrometr (který možná znáte s nejrůznějších krimi-seriálů). Ten rozpoznává vypařené plyny podle jejich molekulárních hmotností a elektrického náboje v ionizovaných stavech. Díky tomu dokáže odhalit biogenní prvky jako dusík, fosfor, síru, kyslík, vodík a uhlík.

Další částí je laserový spektrometr, který na základě absorpce specifických vlnových délek světla měří koncentrace metanu, oxidu uhličitého a vodní páry. Také si poradí s odhalením různých izotopů. Využití tak najde třeba při rozlišování uhlíku 12 a 13, nebo kyslíku 18 a 16. To je další střípek do mozaiky, díky které poznáme, jak Mars vypadal dřív a jestli měl třeba atmosféru. Třetí zajímavou součástí je plynový chromatograf, který ze vzorku odděluje jednotlivé plyny za účelem jejich určení. Spolupracuje přitom s již představeným hmotnostním spektrometrem – chromatogram rozdělí směs na jednotlivé části, které pak prozkoumá spektrometr.

Dalo by se říci, že SAM je svou velikostí srovnatelný s větší mikrovlnnou troubou. Jen tak pro zajímavost – v tomto prostoru bychom našli více než 600 metrů kabelů a drátů. Na vzorky je připraveno 74 misek – každá o objemu cca. šestiny čajové lžičky (0,78 cm3). Tyto misky jsou znovupoužitelné. 59 těchto misek je vyrobeno z křemene a zvládnou tak i vysoké teploty. Vnitřní manipulační systém přesune misku se vzorkem do pece, kde se zahřeje ne již zmíněných 1000°C. Tím pádem se ze vzorku vypaří různé plyny. O jejich správnou cestu se stará 52 speciálně vyvinutých ventilů. Aby vědecké přístroje správně pracovaly, potřebují mít optimální tlak – o ten se stará vakuová pumpa se 100 000 otáčkami za minutu. Misky se navíc po odstranění vzorku nechají „vypéct“, aby nedocházelo k ovlivňování příštích měření. Šest misek bylo naplněno už na Zemi známými materiály a slouží ke kalibraci. Zbylých 9 misek slouží k takzvané derivatizaci – tyto vzorky nečeká žádné prudké zahřívání. Pokud se podaří najít nějaké místo bohaté na organické látky, poputují vzorky právě sem. Každá z těchto misek je rozpouštědlo a chemická látka, která po styku s požadovanou složkou zareaguje a plyny vzniklé touto reakcí zamíří do plynového chromatografu. Vzorky jsou pod fólií a manipulační systém vždy odebere část vzorku a přemístí jej do reakční kapaliny. Přitom je možné vzorek lehce ohřívat – tímto způsobem se podaří odhalit mnohem více organických látek, než při zkoumání v peci – třeba aminokyseliny, nebo části proteinů. Pokud by se podařilo odhalit ve vzorcích organické látky, byl by to velký posun vpřed. Ano, mohou vznikat bez přispění života – třeba dopadem meteoritů, či jinak, ale život (alespoň tak, jak jej známe) bez nich existovat nemůže.

Průzkum, zda se na Marsu nachází organické látky začal už v rámci projektu Viking – tehdy byly výsledky negativní. Curiosity má ale v rukávu hned tři trumfy. Prvním z nich je znalost prostředí – ta se díky tomu, že na oběžné dráze krouží několik družic, posunula o několik tříd vpřed. Přistání MSL bylo plánováno tak, aby rover zamířil do oblastí, které se nám zdají zajímavé – jsou zde usazeniny, jíly a sirné sloučeniny. Curiosity je navíc pojízdná, takže zvládne prozkoumat mnohem více vzorků než třeba Vikingy, které byly odkázány jen na dosah svého ramene. Ty byly navíc odkázány jen na již zvětralý prach, Curiosity si může odstranit zvětralé vrstvy a v SAM zkoumat nedegradovaný materiál uvnitř kamenů. Druhou výhodou je vylepšená citlivost SAM. V některých případech je možné odhalit i jednu části v miliardě ostatních. Třetí výhodou je již zmíněná derivatizace – o té se Vikingům ani nezdálo. I kdyby SAM žádné organické látky nenašla, bude to cenné poznání. Pak budeme moci s mnohem větší jistotou než dnes tvrdit, že tam opravdu nejsou – tedy alespoň na povrchu. Další mise by tedy musely mířit hlouběji pod povrch. Pokud se naopak podaří organické látky objevit, bude potřeba prokázat, že se nejedná o kontaminaci ze Země – že jsou tyto látky skutečně Marsovského původu. K tomu slouží pět keramických cihliček z oxidu křemičitého, které obsahují drobné množství syntetických organických látek s obsahem fluoru, které se nenachází na Zemi, ani se neočekávají na Marsu. Tyto kalibrační vzorky projdou stejným broušením, nasypáním a zpracováním jako klasické vzorky nasbírané na Marsu. Pokud se v tomto kontrolním odběru potvrdí organické látky jiné než tyto obsahující fluor, dá se očekávat, že ke kontaminaci opravdu došlo. Pokud přístroje odhalí pouze tyto předem připravené chemikálie, bude to znamenat, že k žádné kontaminaci pozemskými látkami nedošlo. Tento zkušební test je možné během celého fungování roveru provést 5x – pokaždé se využije jedna cihlička. Průzkumu bude podrobena i atmosféra – v ní se bude hledat metan – nejjednodušší uhlovodík, jehož přítomnost by znamenala, že na Marsu může být život – tato sloučenina se totiž poměrně rychle rozkládá a musí být průběžně doplňována. Ano, existují i jiné cesty než biologická, ale pokud jej laserový spektrograf odhalí, budeme opět o krok blíže. Pak bude možné sledovat třeba změny jeho koncentrace- budeme vědět jak jeho obsah v atmosféře kolísá, co ho ovlivňuje.

Po dnešku máme za sebou největší vědecký přístroj na palubě roveru. Bylo to místy trochu hutné čtení, ale snažil jsem se všechno maximálně zjednodušit. Snad se to podařilo. Na zítřek se můžete také těšit – čeká nás přístroj REMS.

Přeložil Dušan Majer, doplnil Martin Gembec

Převzato z facebookové stránky Diskuzního fóra o kosmonautice vesmir.thos.cz

Všechny části:
1. díl: MastCam
2. díl: ChemCam
3. díl: APXS
4. díl: MAHLI
5. díl: CheMin
6. díl: SAM
7. díl: REMS
8. díl: RAD
9. díl: DAN
10. díl: MARDI