Inget jordiskt liv på Marsytan
av Juhani Westman Forum 1976-16, sida 09-12, 20.10.1976
FORUM 16 : 76
Viking-landarna svarar:
Inget jordiskt liv på Marsytan
Den första landningen på Mars skedde den 2 december 1971. Den första lyckade landningen ägde rum den 20 juli 1976, på Chryse Planitia (Guldslätten) 22,5 nord, 47,4 väst.
Den andra lyckade landningen på Mars skedde de 4 september (finländsk tid) i Utopia Planitia (Ingenstansslätten) 47, nord, 225,8 väst. Och en månad senare, den 4 oktober, meddelades det slutligt från markkontrolle i Pasadena, Kalifornien: Viking-landarna har i nte funnit spår av liv. Slutgiltigt avgjord är frågan ändå inte.
y»” Ståhejet kring möjligheterna av liv på Mars är hundraårigt. Vid den stora Marsoppositionen 1877 meddelade italienaren Giovanni Schiaparelli, en av sin tids främsta planetastronomer, att han upptäckt teckningar på Marsytan som han kallade ”canali”, fåror. Andra astronomer bekräftade upptäckten, men det fanns också de, som förnekade att några fåror kunde synas i de tillgängliga teleskopen. Schiaparellis ”canali” misstolkades också omedelbart i pressen. Fårorna blev kanaler — artificiella bildningar, spekulationsvågen rusade vidare, kanalerna var intelligenta varelsers verk och Mars var med säkerhet bebodd.
Mars har sen dess varit den planet som mest har fängslat populasens intresse då det gäller astronomi och rymdforskning. Varje barn vet att Mars är den röda planeten, planeten med kanalerna — trots att rymdfarkosterna Mariner-4 år 1965, Mariner 6 och 7 år 1969 och Matiner-9 år 1971 definitivt och -emfatiskt gjorde det klart, att vad som än fanns på Marsytan — och det var en hel del — så inte var det kanaler.
Svårlösta gåtor
Mars är visserligen nära Jorden, men är en liten himlakropp och svårobserverad. Jordens atmosfär grumlar till seende och maskerar spektroskopets mätresultat. Rymdforskningen såg ut att öppna nya möjligheter, och då det i slutet av femtitalet och början av sextitalet ble ” möjligt att sända rymdfarkoster utanför
Jordens tyngdkraftsområde var: Mats näst månen och Venus ett självskrivet objekt för rymdforskningen.
De första resultaten var rätt nedslående. Mars hade inga kanaler. Bilderna från Mariner 4,6 och 7 visade istället en kraterbeströdd yta och övriga mätningar gav vid handen att atmosfären var betydligt tunnare an man hade trott. Det visade sig också vara kallate på Mars än väntat — den tunna atmosfären förmår inte magasinera nån värme av det lilla som Mars får sig till del (se tabell 1). 1971 blev ett stort Marsår i rymdforskningens historia. USAs Mariner-9 gick in i bana runt Mars, men fick till en början inga bilder alls av betydelse — hela planeten var täckt av stoftmoln som hade rivits upp av stormar med vindhastigheter på ett par hundra kilometer i timmen. Sovjetunionens Mars-3 dök in i molnen, nådde ytan, började särida en bild — och tystnade efter en halv minut. Stormen bedarrade så småningom. Man kan säja att en helt ny bild av Mars började träda fram bakom molnen.
Mars har kratrar. Men där finns mer än så. Solssystemets största kända vulkaner, Olympus Mons, Arsia Mons, Pavonis Mons, Ascraeus Mons, reser sig 2 kilometer över normalytnivån. Wallis Mariners tre kilometer djupa dalgång skär som ett.tre tusen kilometer långt sår över Marsytan. Sanddyner täcker den djupa Hellasdalen. Regelbundna terrassformiga avlagringar omger nord- och sydpolskalotterna.
På Mariner-bilderna syns nånting som kan vara erosion förorsakad av rinnande vatten. Viking-bilderna från i år ställer saken utom allt tvivel — vatten har runnit, rentav flödat, över Marsytan, och meteoritnedslag har synbarligen smält upp vatten, som skvätt omkring i dyiga störtsjöar och omger inslagskratern i ett omisskännligt svallvågsmönster av stelnad och nu igen förtorkad röd marsmark. Idag kan vatten inte förekomma i flytande form på Marsytan. Trycket, 0,7 kPa är för lågt, vatten på Mars sublimerar, direkt från ånga till is, från is till ånga igen. Men där finns vatten, en förutsättning för liv.
Vikingarna kommer
Uppgiften att söka liv på Marsytan ställde planerarna inför en uppgift av betydande svårighetsgrad. Det gällde att planera och bygga ett automatiskt fungerande laboratorium som kunde utföra ett flertal experiment som skulle komplettera varann och utesluta misstolkningar. Samtidigt skulle de vara enkla att kontrollera från Jorden, de fick inte väga mycket — slutvikten blev 13,5 kg. De fick inte ta mycket utrymme — det färdiga laboratoriet ryms i en skoask — och de fick inte kräva mycket energi. Landaren skulle kunna fungera i två år efter nedsättningen på en yta, vars beskaffenhet man bara kunde gissa, under temperaturförhållanden som man bara visste att var’ svåra. Landningen skulle ske genom en atmosfär som bara var känd i stora dag och den måste ske auto Vänd 1 matiskt eftersom signalgångtiden mellan Jorden och Mars vid landningen skulle vara omkring 19 minuter. I själva verket landade Viking 2 utan tvåvägskofitakt med Jorden.
Innan landningen skulle farkosten stå ut med sterilisering före starten från Jorden, lagring i sin biologiska sköl genom startens påfrestningar, elva må naders rymdfärd, och inträde i Marsatmosfären. Landaren skulle såväl kunna upprätthålla en ”här är jag, var är du” — direktförbindelse .med Jorden, och en mera dataintensiv förbindelse via en orbiter som kretsade i bana runt Mars. Och både landare och orbiter skulle vara så lätta, att de kunde sättas i bana mot Mars med existerande bärraketer. Undra på att det blev dyrt. Viking-programmet kostnadsberäknades till omkring 300 miljoner US dollar — ca 1200 miljoner mark. Med utvecklingsproblem, inflation, tidtabellsbekymmer och det ena och det andra kommer sluträkningen att stå på över 1 miljard US dollar, därtill kostade de två bärraketerna — en kombination av Titan-IIl och Centaur + tillsammans 160 miljoner US dollar. (tabell 2).
Viking-1 kom iväg den 19 augusti 1975 och Viking-2 den 4 september — och man kan gott säja, att den ansvariga organisationen, NASA-JPL drog en kollektiv suck av lättnad — äntligen. Vardera rymdsättningen gick så gott som problemfritt, vardera farkosten frilades då skyddskåpan över Centaursteget blåstes av, de frigjordes, orbiterna sträckte ut sina fyra solpaneler och sökte upp sina ledstjärnor, dvs lade sig i rätt orientering i förhållande till Solen som försåg dem ined elenergi och Jorden som de upprätthöll förbindelse med.
Viking-laboratoriet är fullastat med observatlonsapparater, radiosändare och antenner. I förgrunden syns den långa provtagningsskoveln. De två stående cylindrarna bakom skoveln är special kameror.
Landningen
Viking-planerarna fann det fördelaktigare att låta orbiterns raketmotor bromsa både orbiter och landare fast den då krävde mera drivmedel och farkosten blev tyngre. Då farkosten väl var i bana runt Mars kunde landningsområdena studeras från banan innan beslut om var landningen skulle ske behövde fattas. Det visade sig nödvändigt, som vi alla vet.
Tabell 1. Jorden och Mars
Minsta avstånd från Solen, 106km
Största ,, ” ” 106km
Medelavstånd, astron.enhe Årets längd, dygn
Medelhastighet i bana, km/s
Ekvatordiameter, km
Massa, Jorden =1
Gravitation vid ytan, Jorden =1
Satellithastighet, höjd =0, km/s
Flykthastighet, höjd=0, km/s
Solens medeldiameter sedd från planeten (bågmin, bågsek)
Mottagen solenergi, kW/m? (medel)
Tryck vid ytan kPa (medel) Atmosfär (huvudkonstituenter (Ref.: Scientific American, sept, 75 World Almanac 1976 Avaruusluotain 3/76)
Jorden Mars 147,1 206,7 152,1 249,1 1,000 1,524 365,26 oc 687 29,8 24,1 12756 6 787 1,000 0,108 1,000 0,38 7,9 3,6 11,2 54 3149" 2 1,395 0,60 0,50 i aphelium 0,7331 perihelium 100 07 N2 O2 CO2
Vid landningen skulle landaren tvingas ner från banan. Det skedde genom att raketmotorer i landaren bromsade dess hastighet med 160 m/s vilket sänkte banans lägsta punkt så att den kom innanför Marsatmosfären.
Den sista biten sköttes bromsningen av tre raketmotorer och själva nedsättningen skedde nog så mjukt, för Viking-1s del med 8,7 kilometer i timmen. En duns som en bemannad farkosts besättning hade funnit kraftig men inte nödvändigtvis ens obehaglig.
Bästa läsare. Om ni sitter i en stol ute i er trädgård har ni ögonen på samma höjd som Vikings kameror. De Vikingbilder Ni ser är alltså det landskap Ni skulle se om Ni skulle sitta i en stol på Matsytan. Bilderna är klara men andskapet föga inspirerande.
En slätt där marken är betäckt av fin sand, grus och stenbumlingar av varierande storlek, en skarp horisont och en ljusröd himmel. Märkligt nog skiljer sig anskapets karaktär inte på de båda andningsplatserna. På bilder från banan och enligt mätningar ska landskapen vara radikalt olika. Det är de inte. De krafter som svarar för landskapsutvecklingen i det lilla formatet måste alltså vara rätt lika över hela planetens yta trots att de krafter som svarar för reliefen i det stora har mycket varierande karaktär. Kan man dra den slutsatsen att Mars har haft ett oroligt förflutet men sen länge slagit sig till ro — så att fenomenen nu är planetomfattande.
FORUM 16 : 76
VÄDERLEKSRAPPORTERNA från Mars låter också lika: Nattemperatur minus åttio, dagstemperatur minus trettio, svag vind från varierande riktningar, molnfritt. Den stora stormen år 1971, liksom den år 1956, var planetvid och syntes från jorden som ett allt insvepande täcke. Mars stormar tycks uppträda då planeten är närmast solen och får mest energi. Årstiderna på Mars bestäms både av planetens axels lutning — som Årstiderna på Jorden, men också av lanetens avstånd från Solen. I perihelium år planeten 46 9/0 mer energi än i aphelium, atmosfären består visserligen av koldioxid, vilket fungerar som en värmekälla, å andra sidan är atmosfären tunn och värmekällan utjämnar inte temperaturskillnaderna i högre grad.
Kemilab på Marsytan
Viking-landarna sökte efter liv med ett laboratorium bestående av tre biologiska experiment: gasutbytes-, märkt gas- och pyrolysdissociationsexperiment, och en masspektrometer. Viking-laboratorierna gav vardera likartade resultat.
Gasutbytesexperimentet går ut på att levande organismer förändrar sin miljö genom livsfunktionerna, de andas in syre och andas ut koldioxid; de äter nånting och släpper ut nånting annat. I princip utgick NASAs biologteam från att livet på Mars skulle vara uppbyggt och fungera som livet på jorden — men måste ju utgå från nånting — i gasutbytesproves fälls lite markprov in i en kammare som innehåller lite näringsvätska och utsläpp av väte, kväve, syre, metan och koldioxid noteras.
Det förekom utsläpp.
Experimentet med märkt gas gick ut på att organismerna skulle uppta Ci, ur näringsvätskan och sen andas ut de radioaktiva kolatomerna i form av koldioxid. Den märkta gasen kan enkelt upptäckas.
Det förekom sådan utandning.
I pyrolysdissociationsprovet skulle organismerna växa och frodas i en minimarsmiljö komplett med en liten ”sol”. I ”luften” fanns emellertid en tillsats Ciy-märkt koldioxid. Efter fem dagar skulle organismerna ha bundit tillräckligt koldioxid för att det skulle märkas, då kammaren tömdes på luft och markprovet hettades upp så att eventuella organismer dödades och kremerades. COz2 hade bundits av något i provkammaren.
Positivt över lag på alla tre experimenten alltså både i Vinking-1 och 2.
Det kritiska provet är masspektrometerprovet. Prover upphettas i en ugn till 200 och 500 grader celsius. Detta bör räcka för att frigöra gas av organiskt ursprung om sådan finns. Viking-1-provet gav negativt resultat, likaså Viking-2.
Inte en gnutta organisk gas. Inte så mycket som ett spår. Instrumentet var känsligt nog att upptäcka de föroreningar som fanns i det.
Slutsatsen måste vara — det finns inte organiska föreningar i marsmarken, inte ett spår, inte en enda ynklig mikrob. Vad förorsakade då de märkliga reaktionerna? Den frågan är NASA-teamet inte idag beredd att svara på. Man hänvisar bara till marsmarkens ”exotiska, hittills icke utredda kemi”. Därvid måste det bero.
Varför allt detta besvär? Frågan om det finns liv på andra himlakroppar är en av de stora frågorna inom naturvetenskapen.
Om liv förekommer på andra himlaktoppar än Jorden fråntas Jorden den unika positionen som livets enda hemvist.
Liv på Mars skulle kunna ge åtminstone statistiskt material -på livets förekomst i solsystem, bara en datapunkt — Jorden är ju inte statistik.
Tabell 2. Uppgifter om Viking-farkosterna
Startvikt från Jorden Drivmedel för ingång i Marsbana Orbiter i Marsbana
Landare med värmesköld och bromsdrivmedel, före inträd landare på Marsytan Kommunikationskapacitet: orbiter landare direkt ” via orbiter Bärraket: Titan-IlI-Centaur startvikt
Marsterminologi syresnö Chryse Planitla =
Utopia Planitia söka liv på Mars?
Den karta som används är uppgjord av United States Geological Survey på basis av Mariner-9-foton tagna 1971 …72, i skala 1:25 000 000. Longituden är enbart västlig, från 0 till 359959’. Namnen är fastställda av International Astronomical Union och omfattar personnamn för kratrar och mytologiska namn för övriga formationer. Formationern benämnes:
Chasma kanjon
Dorsum ås
Fossae smala dalsträckningar
Labyrinthus formation av varandra korsande dalgångar Mensa berg med flat topp, taffelberg
Mons berg
Patera oregelbunden låg krater, eroderad vulkanrest Planitia slätt
Planum slätt
Tholus kulle
Vallis dalgång
Vastitas " ödemark”, område runt polarkalotterna, under vintern täckt av kol Guldslätten, Guldlands-slätten. Chryse i grekisk mytologi ett guldland, ordet betyder också guld.
Ingenstans-slätten, ”Utopia” bildades av Thomas More från grekiska ou topos = finns inte, för att beskriva ett politiskt tillstånd som inte finns. Utopler har sedan dess haft som egenskap att icke ha reell existensmöjlighet. Är det ett sammanträffande eller är det utopi att
Nn
Fel tid, fel plats eller fel sätt?
Viking-instrumenten har dock i all sin sinnrikhet inte svarat på frågan: finns de “liv på Mars? Det enda de har svarat p är: Har liv på Mars av jordisk typ upptäckts? Det svaret är nej, men ett mycket kontroversiellt nej. När man får kontroversiella resultat brukar förjden vara att man gör kontrollexperiment.
Ren innan Viking-1 landade varnade bl a Viking-biologen Harold P Klei för att chanserna att upptäcka liv var såpass små som 0,02 procent. Sökandet kunde ske på fel tid, fel plats och/eller fel sätt. Ett kontrollexperiment måste ta hänsyn till alla dessa möjligheter. FEL TID är det inte så mycket att göra åt. Det finns endel teorier om att Mars skulle vara utsatt för omfattande klimatsvängningar med en ‘period på 50000 år, och att planeten just nu skulle befinna sig i en kall period, med Vänd 3300 kg 990 kg 1092 kg 1217 kg 598 k 16 000 bit/s 50 16000 720 to 12
FORUM 16 - 7 en stor del av atmosfären frusen på ytan, och alltså för lågt lufttryck för att vatten ska kunna förekomma i flytande form på ytan. En tätare koldioxidatmosfär skulle också höja temperaturen något. Men en annan teori säjer att Mars bara tillfälligt har utsatts för katastrofer med stora översvämningar: för tre miljarder, en miljard och en miljon år sen. Om det är så, är hoppet om att finna liv mindre än det skulle vara om livet vart 25 000 år kunde uppleva en mångtusenårig sommar.
FEL PLATS kan man göra nånting åt.
“Det är visserligen inte alltför tilltaland att landa mitt i ett ravinlandskap då landningen måste ske i blindo, rhen man kunde tänka sig att låta en farkost gå ner i en slät öken och sen köra till de intressantare ställena. En farkost behöver inte nödvändigtvis vara bemannad för att klara en passage över Marsytan. Genom att på förhand bestämma rutten på bas av fotografier och mätningar kan färden ske i korta pass. Sovjetunionens Lunachod manövrerades genom att farkosten fick kommandon att följa en på förband utsedd rutt och det gick bra. En Marsochod skulle få sin drivkraft ur kärnbatterier av samma typ som nu ger kraft åt Vikings landare. FEL SÄTT kan man också göra nånting åt, helt enkelt genom att göra det biologiska laboratoriet mångsidigare. Det elvaprovsinstrument som nu är under utveckling i USA kunde lämpa sig.
För kontroll av farkosten skulle Vikingtekniken räcka. Viking-landarnas datacenttum kan hantera ett dataflöde på 16 kbit/s vilket är en smula knappt men räcker — ren en av landarens TV-bilder innehåller över en megabit data. Viking-landarens och Viking-orbiterns minnesenheter räcker också till.
OM MAN NU skulle sätta en Viking på hjul, förse den med ett lite effektivare>laboratorium och lite effektivare databehandlingssystem och lite mera elenergi — vilket är möjligt genom nyligen timade framsteg när det gäller de kärnbatterier som används, så kunde detta var det kontrollexperiment som behövs. Kostnaderna skulle bli rätt höga, kanske en halv miljard dollar — om beslutet att sätta igång skulle kunna komma i tid till USAs nästa budget kunde starten ske 1981 och landning på Mars 1982.
Sedan ungefär en månad har NASAfolket talat om Viking-3. Det finns en landare i så gott som flygdugligt skick, den har använts för simuleringar. Den skulle utrustas med larvfötter på landningsbenen och effektivare kärnbatterier så att den kunde köra över Marsmarken, ungefär som Lunachod på Månen. Det nya elvaprovslaboratoriet som håller på att utvecklas skulle flygas med. Det finns också en orbiter tillgänglig, den
Ovalen på bilden visar landningsplatsen för Viking 1 i Chryse, nära mynningen till en 32 000 km lång kanjon, På pärmbilden syns även Cydonla där Viking 2 har landat, ca 1600 km norr om
Viking 1.
saknar endast solbatterier för att bli flygduglig. Man räknar inom NASA med, att om USAs kongress skulle vara villig att betala en halv miljard dollar, så kunde flygningen komma iväg 1981 med landing 1982.
Viking-3 skulle köra fram med ungefär 150 m/h — ganska långsamt alltså, längs en rutt som man skulle bestämma på förhand. Den: kunde klättra upp för 15…20 graders sluttningar i ganska lös sand och totalt skulle den kunna köra åtminstone 50 km. Elvaprovsexperimentet — skulle kunna göra flera olika analyser per kammare och reda ut det som nu kallas ”marsmarkens exotiska kemi”. Utom det skulle marsmarken analyseras med röntgen-diffraktometer och alfa-protonröntgen backscatter, diffraktometern skulle ge mineralstrukturen och backscattern grundämnesfördelningen i den mark farkosten rör sig över. Stenprover skulle kunna malas sönder för analys. Ett vandrande laboratorium alltså. Steget efter skulle vara att försöka få ett Marsprov till Jorden. Tanken här är att sända två farkoster till Mars, en provtagare och en återfärdsfarkost. Provtagaren skulle landa, ta sitt prov och återvända till bana runt Mars. Dockning med återfärdsfarkosten skulle följa, denna skulle starta på återfärd till Jorden “bromsas i atmosfären och landa, varef ter provet med behövliga försiktighetsmått kunde studeras i laboratorium på jordytan. En sådan provtagningsexpedition kan bli internationell, en USA-byggd återfärdsfarkost och en sovjet- och en västeuropeiskbyggd provtagare. För återfärdsfarkosten har man bland annat föreslagit ett solsegel som drivanordning. Dethär börjar ren låta som science fiction men är faktiskt både mera allvarligt menat och troligtvis lättare att genomföra än en bemannad färd till Mars. NASA-chefen James Fletcher sa häromveckan, att ett positivt resultat av livssökningen hade kunnat påskynda en bemannad flygning till Mars. Nu får man se, om kongressen kan vara villig att ens betala för kontrollexperimentet Viking-3.
(Juhani Westman)
Referenser i artikeln:
Aviation Week & Space Technology, från 1973 till 1976
Scientific American, sept 75 Avaruusluotain, från 1974 till 1976
World Almanac 1976 Westman-Oja: Kohti 1975
Klan, Lederberg, Rich, Horowitz, Oyama, Levin: The Viking Search for Life on Mars Nature, july 1—76
Tähtiä. Gummerus