OPERAȚIUNEA PHOBOS

Pe seara de 20 Octombrie, ora locală, s-a lansat o navetă spațială interesantă de la Centrul Spațial Tanegashima al Agenției Japoneze de Explorare Aerospațială (JAXA). Obiectul, cât o mașină, se îndreaptă spre sistemul Marte. La sosire va înconjura planeta, apoi va ateriza pe o bucată de rocă cu suprafață accidentată, care plutește deasupra ei. Abia atunci începe adevărata dramă. Perioada actuală a explorării spațiale ar putea fi numită și epoca „jafurilor”, pentru că în ultimii ani Statele Unite și Japonia au adunat material de pe mai multe asteroizi, prin misiuni de tip „apucă și fugi”. Anul viitor și China aduce probe de pe un asteroid, după ce a efectuat recent prima colectare pe partea îndepărtată a Lunii.

Misiunea japoneză MMX, dedicată lunilor lui Marte și cu un buget de 350 milioane dolari, este însă și mai îndrăzneață: zboară spre Phobos, una dintre cele două luni mici și măcinate de vreme ale lui Marte, și coboară nu o dată, ci de două ori pe acest corp ceresc cât un oraș. Cu ajutorul a două dispozitive noi de prelevare, MMX intenționează să adune câteva linguri de material, pe care îl aduce pe Pământ în 2031.

spune Matija Cúk, cercetător la Institutul SETI.

Chiar și câteva grame de material pot dezlega misterul originii lui Phobos și poate lămuri totodată originea lunii sale mai mici, Deimos. Specialiștii sunt împărțiți: lunile ar putea fi asteroizi capturați sau s-ar fi format din material aruncat în spațiu de un impact marțian petrecut demult. Indiferent de origine, cercetătorii MMX consideră probabil că lunile au preluat și o cantitate mică de material de pe Marte. „Așadar, nu va fi doar o misiune de prelevare de pe Phobos, ci una despre Phobos și despre Marte deopotrivă”, spune Kris Zacny, vicepreședinte la Honeybee Robotics, firma care a construit unul dintre dispozitivele de prelevare ale MMX.

Poate 1 % din materialul adunat de MMX provine de pe Marte, spune Kiyoshi Kuramoto, cercetător planetar la Universitatea Hokkaido și liderul echipei internaționale a misiunii, formată din câteva zeci de specialiști. Materialul marțian oferă o privire asupra epocii de aur a planetei de acum miliarde ani, când era mai caldă și mai umedă. Iar dacă echipa are un noroc neobișnuit, probele ar putea conține chiar dovezi ale vieții. „Există posibilitatea ca probele de sol să conțină urme chimice de activitate biologică”, spune Kuramoto.

Drumul spre Phobos nu va fi însă ușor. Trei încercări rusești în această direcție s-au încheiat cu eșec, iar singura misiune anterioară a Japoniei spre Marte a fost și ea un eșec, pentru că nava s-a defectat și a ratat întâlnirea cu planeta. Dacă adăugăm gravitația aproape neglijabilă a lui Phobos, terenul nesigur și pericolele prelevării, este clar că MMX este cea mai ambițioasă și cea mai riscantă misiune de până acum a JAXA. „Pornim spre o lume nouă, care ne depășește imaginația”, spune Yuichi Tsuda, director adjunct al Institutului de Științe Spațiale și Astronautice (ISAS), care conduce și operează misiunea.

Îmbucături din trecut

Wataru Fujiya, cosmochimist la Universitatea Ibaraki, își amintește cu drag de momentul în care a ținut prima dată în mână un meteorit, la Universitatea din Tokyo: o relicvă veche de 4,6 miliarde ani, la fel de bătrână ca Pământul însuși. „A fost foarte impresionant și emoționant”, spune el. Meteoriții sunt fără îndoială fascinanți, dar mesageri imperfecți, pe care îi alterează atât căderea incandescentă prin atmosferă, cât și contaminarea terestră. De aceea specialiștii își doresc probe mai curate, direct de la sursa majorității meteoriților: de pe asteroizi, adevărate capsule ale timpului din zorii Sistemului Solar.

JAXA a dovedit deja că poate obține astfel de fosile spațiale. În 2010 și 2020, sondele Hayabusa ale agenției au fost primele care au adus pe Pământ probe de asteroizi, colectând cantități mici de pe micile corpuri Itokawa și Ryugu. Ca lider al echipei care analizează probele MMX, Fujiya are planuri și mai mărețe. Speră ca peste cinci ani să poată studia, într-un laborator steril, granule de pe o lună străină. Ce povești vor ascunde aceste granule? Cea mai mare speranță a lui Fujiya este că vor oferi un răspuns privind originea lui Phobos.

Nici Phobos, nici Deimos nu sunt ținte deosebit de atrăgătoare pentru ochiul profan. Corpurile deformate au un diametru de doar 22 km, respectiv 12 km, iar zilele lor sunt numărate. Deimos scapă încet din gravitația lui Marte, în timp ce Phobos se apropie tot mai mult de ea. Peste aproximativ 100 milioane ani, forțele mareice îl vor sfâșia pe Phobos și în locul lui va rămâne doar un sistem de inele de praf. Totuși, specialiștii sunt fascinați chiar și de simpla existență a lunilor. „De ce are Marte două luni mici atât de ciudate?”, întreabă Tom Statler, cercetător NASA implicat în misiunea MMX.

Potrivit unei teorii, corpurile cerești s-au format asemănător Lunii Pământului. Ipoteza spune că, la un moment dat în trecut, un asteroid mare a lovit Marte și a aruncat în spațiu resturi, din care o parte s-a adunat pe orbită și a dat naștere lui Phobos și lui Deimos. Pentru asta ar fi putut fi suficient un corp lovitor cu diametrul de câteva sute de kilometri, iar astfel de ciocniri erau frecvente în primele zile furtunoase ale Sistemului Solar. Unii cercetători au chiar un argument mai puternic: același impact uriaș care a săpat vastele câmpii nordice ale lui Marte ar fi putut crea și fragmentele din care s-au format lunile.

Nu este clar însă de ce au rezultat două luni mici, în loc de una mai mare, ca în cazul Pământului. Când, în anii 1970, sonda Viking a NASA a realizat primele imagini de aproape ale lui Phobos și Deimos, compoziția chimică a suprafeței lor semăna mai degrabă cu cea a unor asteroizi decât cu cea a Lunii.

Dar nici aceasta nu ar fi lipsită de ciudățenii, spune Olivier Barnouin, cercetător planetar la Laboratorul de Fizică Aplicată al Universității Johns Hopkins (JHUAPL) și participant la misiune. Marte, cu o masă de doar o zecime din cea a Pământului, nu ar fi avut o sarcină ușoară să captureze un asteroid aflat în mișcare rapidă, ceea ce, pe baza datelor disponibile, nu a reușit nici Pământului, nici lui Venus.

Orbita asteroizilor capturați ar avea probabil o înclinație corespunzătoare celei cu care au trecut prima dată pe lângă Marte. În schimb, lunile marțiene orbitează pe traiectorii aproape circulare în jurul ecuatorului planetei, ceea ce face mult mai probabil că sunt urmarea unui impact uriaș. „Mi-aș pune în joc toți banii și casa că nu sunt asteroizi capturați”, spune Cúk. Kuramoto remarcă însă râzând că încearcă să rămână neutru: „Cred că teoria capturii are 50 % șanse să fie corectă.”

Teorii rivale

Unii cercetători rafinează ipotezele principale, ca să construiască variante mai credibile. Jacob Kegerreis, cercetător planetar la Imperial College London, încearcă prin simulări să demonstreze că un asteroid nu ar fi capturat intact, ci s-ar fi făcut bucăți sub efectul gravitației lui Marte și s-ar fi transformat într-un inel de resturi. Fragmentele lui s-ar fi așezat apoi pe aceleași orbite ordonate, ecuatoriale, pe care le prezice și ipoteza impactului.

Cúk și alți cercetători își imaginează mai multe dezintegrări succesive, care ar putea explica dimensiunea mică a lui Phobos. În acest scenariu, o lună străveche mai mare, provenită dintr-un asteroid capturat sau din resturile unui impact, s-a apropiat prea mult de Marte și s-a destrămat într-un inel de resturi. O parte a căzut pe Marte, iar restul a format o lună mai mică. Ciclul s-ar fi putut repeta de mai multe ori. „S-a reciclat continuu în luni din ce în ce mai mici”, spune Cúk. Dacă este așa, suprafața lui Phobos trebuie să fie tânără și să poarte foarte puține semne ale expunerii îndelungate la radiația cosmică, care transformă rocile.

spune Abigail Fraeman, cercetătoare planetară la Laboratorul de Propulsie cu Reacție al NASA și membră a echipei MMX. Singura cale de a afla adevărul este să mergem acolo și să luăm probe de pe Phobos, adaugă specialista. Cele două teorii despre origine prevăd rezultate foarte diferite în privința a ceea ce poate găsi MMX.

„Dacă Phobos este format în mod clar în mare parte din material marțian, atunci probabil că a fost vorba despre un impact uriaș”, spune Kegerreis. Într-o astfel de ciocnire, substanțele volatile, precum apa, s-ar fi evaporat, iar rocile s-ar fi topit în fulgerător. În acest caz, MMX va găsi o bucată de lavă uscată, sticloasă, potențial bogată în minerale bazaltice, precum olivină, piroxen și plagioclaz.

Materialul ejectat din proto-Phobos conține probabil și minerale cristalizate la temperaturi și presiuni extreme, ceea ce le-ar putea permite cercetătorilor să reconstituie condițiile haotice ale impactului. În material s-ar putea fi amestecat și fragmente din corpul lovitor inițial. Găsirea lor ar putea dezvălui dacă „atacatorul” cosmic a fost un asteroid stâncos sau o cometă înghețată. Iar elementele radioactive din mineralele formate în timpul ciocnirii pot servi drept ceas, cu care se poate determina momentul impactului.

În schimb, dacă Phobos a fost mai demult un asteroid, sursa lui inițială va fi foarte departe de Marte, spune Mizuho Koike, cosmochimistă la Universitatea din Hiroshima și membră a echipei care analizează probele MMX. După aspectul exterior, mulți specialiști spun că Phobos seamănă cu o condrită carbonică, adică un tip de meteorit bogat în carbon, care reprezintă o parte dintre cei mai primitivi asteroizi ai Sistemului Solar. Dacă este așa, MMX ar putea găsi argilă, carbonați și materie organică. În materialul lui ar putea fi detectați și compuși importanți pentru viață, printre care zaharuri, acizi carboxilici și aminoacizi.

Oglinda lui Marte

Un asteroid venit din partea exterioară a Sistemului Solar ar fi adus probabil cu el și substanțe volatile, inclusiv apă cu deuteriu, un izotop rar al hidrogenului. Fiindcă raportul dintre deuteriu și hidrogen diferă în diverse zone ale Sistemului Solar, măsurarea lui în probele de pe Phobos poate dezvălui originea lunii și poate lămuri cum au ajuns apa și materialele prebiotice pe planetele de tip terestru.

Spre deosebire de proporțiile din apa Pământului, pe care procesele geologice și biologice le-au schimbat de-a lungul mileniilor, Phobos ar putea fi relativ neatins din acest punct de vedere și poate oferi o imagine mai clară a surselor apei străvechi a planetelor. Lunile lui Marte, aflate în zona de tranziție dintre Sistemul Solar interior și cel exterior, dovedesc ce materiale au putut parcurge acest drum, spune Yasuhiro Kawakatsu, conducătorul proiectului MMX la ISAS.

În prezent, asteroizi mici bombardează regulat planeta și aruncă în spațiu fragmente asemănătoare confetti. Unele cad uneori și pe Phobos, pentru că luna orbitează la doar 6000 km deasupra suprafeței planetei, mai puțin de o treime din distanța sateliților GPS care înconjoară Pământul. De-a lungul timpului, impacturile unor asteroizi mai mici au depus probabil pe Phobos un nou „strat de vopsea” marțian. Acest strat poate conține materiale marțiene vechi de câteva miliarde ani, din vremea în care clima lui Marte era mai blândă și mai bogată în apă, spune Fujiya, iar ele pot lămuri evoluția lui Marte și poate chiar prezența vieții în trecut.

Asta face din MMX un fel de soluție „prin portiță”: sonda poate fi o metodă ieftină de a aduce probe marțiene fără o aterizare propriu-zisă pe Marte. Din 2021, roverul Perseverance al NASA colectează și stochează probe de rocă atent selectate, pentru ca o altă misiune să le aducă într-o zi pe Pământ. Planul ambițios al NASA, de 11 miliarde dolari, care urmărea readucerea acestor probe, s-a lovit însă de dificultăți tehnice și financiare. La începutul acestui an, NASA a anulat practic programul, așa că este tot mai puțin probabil să se realizeze în viitorul apropiat.

Deși granulelor marțiene găsite pe Phobos le va lipsi contextul probelor Perseverance, echipa MMX ar putea să atribuie o parte dintre cele mai tinere materiale unor cratere de impact relativ recente de pe Marte, spune Kuramoto. Iar impacturile ar fi putut scoate la suprafață și material din straturi mai adânci, din trecutul lui Marte. Dacă a existat vreodată viață pe Marte, ea s-ar fi putut retrage în adăposturi subterane când planeta s-a uscat și s-a transformat într-un pustiu înghețat, străbătut de radiații. Pentru Lily Zhao, doctorandă recent absolvită la JHU, acest scenariu deschide o posibilitate captivantă: oare impacturile au stropit Phobos nu doar cu material marțian, ci și cu urme de viață marțiană?

Ca să afle dacă microbii ar putea supraviețui unei asemenea călătorii, Zhao a supus unui șoc de impact asteroidal bacteria rezistentă Deinococcus radiodurans, care tolerează uscarea și radiațiile intense. A tras cu un proiectil în două plăci de oțel, comprimându-le, împreună cu microbii dintre ele, la o presiune comparabilă cu cea a unui impact de asteroid. Se aștepta ca bacteriile să fie distruse.

Totuși, unele au supraviețuit, chiar și la o presiune maximă de 30 ori mai mare decât cea de pe fundul celui mai adânc șanț oceanic. Până la urmă, tunul experimental s-a stricat înainte să poată extermina microbii. Dacă impacturile străvechi au aruncat într-adevăr microbi care își căutau adăpost în adâncul crustei marțiene, aceștia ar fi putut supraviețui călătoriei neașteptate spre Phobos, unde ar putea rămâne îngropați până în ziua de azi. „Dacă toate condițiile sunt favorabile, cred că este perfect posibil”, spune cercetătoarea.

Un program complex

MMX ajunge la Marte după un an de călătorie, apoi se desprinde de modulul de propulsie. După aceea, modulul de explorare se așază pe o orbită specială, de tip cvasi-satelit, în jurul lui Phobos și îl va studia de la distanță. Un altimetru laser îi va cartografia suprafața, iar un spectrometru în infraroșu va identifica mineralele și va căuta compuși organici și apă.

Un alt instrument, MEGANE, dezvoltat de cercetători de la JHUAPL și de la Laboratorul Național Lawrence Livermore, caută indicii timpurii despre originea lunii. MEGANE, prescurtare de la Mars-moon Exploration with GAmma rays and NEutrons, care în japoneză înseamnă ochelari, se bazează pe radiația cosmică galactică, prezentă peste tot. Aceste particule încărcate, care țâșnesc din stelele în explozie, sfărâmă nucleele atomice când lovesc o suprafață, spune David Lawrence (JHUAPL), cercetătorul principal al MEGANE. Nucleele sfărâmate emit neutroni și raze gamma, detectabile de la distanță, iar energia și frecvența lor reflectă compoziția elementară a suprafeței.

Prezența abundentă a hidrogenului, sodiului și clorului ar putea arăta că Phobos conține substanțe volatile, o trăsătură caracteristică unui asteroid capturat. În schimb, dacă MEGANE detectează un raport scăzut fier-siliciu, observat și la unii meteoriți marțieni, acesta poate indica un impact uriaș.

Și mai sunt camerele. Două camere cu rezoluție foarte mare, dezvoltate în colaborare cu postul public de televiziune japonez NHK, vor înregistra Phobos în calitate 4K și 8K, dezvăluind în detaliu extraordinar fiecare trăsătură vizibilă. „Ne-am dori ca oamenii să vadă lunile lui Marte și planeta așa cum nu le-au mai văzut niciodată, și să simtă că au făcut această călătorie împreună cu noi”, spune Kawakatsu.

Imaginile mai detaliate vor fi realizate de Idefix, micul însoțitor al MMX. Înainte ca MMX să aterizeze, trece aproape de lună, deschide o trapă și lasă să coboare roverul de 25 kg, dezvoltat de partenerii francezi și germani ai JAXA. „Este un cuptor cu microunde mare, care se rostogolește”, glumește Julien Baroukh, directorul de proiect Idefix la CNES, agenția spațială națională a Franței. Desigur, este mult mai mult de atât: vehiculul are camere, un spectrometru pentru explorarea mineralelor și capacități de conducere autonomă. Sarcina lui este să recunoască terenul înaintea MMX, să stabilească dacă suprafața este dură sau moale, netedă sau periculoasă, și să identifice locurile interesante din punct de vedere geologic.

Pentru asta, roverul trebuie mai întâi să aterizeze cu succes. MMX va lăsa Idefix la mai puțin de 100 m deasupra suprafeței și îl va lăsa să cadă. Gravitația slabă a lui Phobos, de sub 0,1 % din cea terestră, face ca aterizarea să fie blândă, dar tocmai ea îi îngreunează roverului să ajungă la sol fără să se încline sau să salte.

spune Kawakatsu.

Dacă aterizarea nu reușește, adâncitura rezultată pe suprafața lunii poate oferi și ea informații despre proprietățile ei, deci ar fi un fel de premiu de consolare. Dacă Idefix supraviețuiește manevrei și rămâne mobil, va petrece aproximativ 100 zile explorând Phobos și va ajuta JAXA să decidă unde să aterizeze MMX.

Misterele suprafeței

Alegerea nu înseamnă doar evitarea terenurilor periculoase, care ar putea deteriora sau răsturna MMX. Suprafața lui Phobos nu este uniformă: privită prin anumite filtre spectrale, are un model pătat, cu regiuni roșiatice și albăstrui, a căror compoziție poate fi diferită. Această dualitate poate fi rezultatul impacturilor de meteoriți, al efectelor vremii spațiale sau al diferențelor minerale apărute în timpul formării lui Phobos.

După o lungă analiză, JAXA va pilota MMX astfel încât acesta să se apropie de suprafață cu cele patru picioare de aterizare extinse, într-o planare grațioasă. Dacă această performanță reușește de două ori, MMX va putea lua probe din regiuni de tipuri diferite. Cele două aterizări ar putea dezvălui și o altă diferență: fiindcă Phobos privește mereu spre Marte cu aceeași parte, cantitatea de resturi marțiene căzute pe lună poate fi mai mare pe emisfera orientată spre Marte.

Înainte de aterizare, un senzor și un braț robotic vor examina suprafața, ca să verifice dacă este într-adevăr potrivită pentru impact. Aterizarea însăși servește de fapt și scopului de colectare a probelor. Materialul de la suprafață, erodat de radiația cosmică și de impacturile micrometeoriților, poate fi asemănător nisipului, dar stratul de dedesubt este probabil mai dur. Pentru a-l atinge este nevoie de impuls.

Hiroki Kato, inginer la JAXA, care conduce această echipă de prelevare internă, numită echipa C, spune că aceasta va fi o fază deosebit de dificilă. Cu o lopată probabil nu se poate sparge stratul dorit, iar burghiele se pot rupe. De aceea, în cei mulți ani de planificare s-a dezvoltat un fel de seringă de prelevare, care sperăm să poată pătrunde în lună și să ia material din ea. Dispozitivul C face la fiecare aterizare o singură încercare de a colecta aproximativ 10 grame de material. Are trei recipiente, deci în timpul misiunii va avea o încercare de rezervă.

Fie că burghiul de carotaj reușește, fie că nu, JAXA are și o altă metodă de colectare, deși cu ea poate aduna doar nisipul liber de la suprafață: dispozitivul pneumatic de prelevare, numit dispozitivul P, dezvoltat de Honeybee Robotics. „În esență, este un aspirator”, spune Zacny. Suflă jeturi de gaz spre suprafață, răscolește materialul liber și îl împinge într-un recipient de colectare. Dispozitivul P și-a dovedit deja valoarea în spațiu: o variantă a lui a zburat în 2025 pe lander-ul lunar Blue Ghost al Firefly Aerospace. Dar și acesta presupune riscuri. Jeturile de gaz pot răsturna nava, de aceea instrumentul emite gaz și în sus, ca să rămână stabil.

Dacă MMX supraviețuiește primei aterizări și primei colectări, JAXA va risca probabil și a doua oară. MMX decolează, apoi „derivă înapoi” în atmosferă, ca să aterizeze din nou pe o altă parte a lui Phobos. După aceea, cu fragmentele de Phobos la bord, MMX se ridică pentru a face ultimele observații în sistemul marțian, printre care și mai multe apropieri de Deimos. Apoi, în 2030, se desprind de navă trenul de aterizare și instrumentele modulului de explorare. Cu ajutorul motoarelor, modulul de întoarcere începe călătoria de un an spre casă.

Dacă totul merge bine, în 2031 probele pot ateriza în Australia, de unde sunt duse într-un laborator, ca să deschidă cu grijă capsula într-o cameră ultracurată. Rezultatul științific al misiunii poate fi uriaș. Pe lângă originea lui Phobos, se pot afla multe lucruri și despre Marte, poate chiar dacă a găzduit vreodată viață. Emoțiile nu se termină, așadar, odată cu întoarcerea pe Pământ.