Como millones de personas en todo el mundo, David Shuster y su hija de 7 años vitorearon salvajemente cuando el vehículo Perseverance fue bajado por una grúa aérea a la superficie marciana el 18 de febrero para comenzar años de exploración. Pero para él y un subconjunto del equipo científico de Mars 2020, la verdadera gratificación se retrasará.

Shuster es uno de los 15 miembros del equipo centrado en la devolución de muestras, lo que significa que ellos, o sus estudiantes graduados sucesores, no tendrán en sus manos rocas reales de Marte durante otros 10 años, como pronto. La NASA y la Agencia Espacial Europea lanzarán dos misiones adicionales para recolectar las rocas que Perseverance deja a un lado y enviarlas de regreso a la Tierra. idealmente para 2031.

Sin embargo, Shuster, profesor de ciencia terrestre y planetaria en la Universidad de California, Berkeley, y un especialista en datación de rocas antiguas, no está desanimado. Él mismo ha estudiado las rocas lunares traídas por los astronautas de la era Apolo hace más de 50 años y siente una afinidad especial con los científicos que protegieron esas preciosas muestras en beneficio de los que vinieron después. Él, también, ayudará a una nueva generación de científicos.

"Una de las cosas que me motiva sobre esta misión es el hecho de que me he beneficiado de esas muestras de Apolo que se recolectaron antes de que yo naciera. Sé de primera mano lo que es beneficiarse del trabajo realmente duro, no solo durante las misiones reales y por los propios astronautas, sino por científicos que curaron y documentaron todas estas muestras, "dijo Shuster." Aprecio de inmediato el valor de eso, pero también la importancia de hacerlo con cuidado para la misión de retorno de muestras a Marte. Con toda la ciencia que se hará con estas muestras, importa qué muestras recolectamos. No cualquier piedra vieja funciona para las cosas que hacemos aquí en el laboratorio ".

Para él, las preguntas clave son:¿Cuántos años tiene el cráter Jezero? donde aterrizó la perseverancia, y ¿cuándo existió agua líquida en la superficie y depositó los sedimentos y esculpió las características aluviales claramente visibles en el cráter? Estimaciones de la edad del cráter, que se basan en el número de cráteres de impacto más pequeños dentro del cráter Jezero más grande, van desde 1.700 millones de años hasta más de 3.000 millones de años, él dijo.

"Una de las cosas atractivas de este lugar de aterrizaje es que parece bastante claro que en un momento del pasado, se desconoce cuándo, el cráter Jezero era un lago, y estaba depositando sedimentos, como este abanico bellamente conservado, " él dijo.

Si bien los instrumentos a bordo de Perseverance pueden analizar rocas y sedimentos para determinar la composición química y la mineralogía, no pueden determinar la edad. Las mediciones de isótopos radiactivos necesarias para determinar con precisión la edad solo se pueden realizar en los laboratorios de la Tierra.

"Al intentar obtener respuestas a esas preguntas de forma cuantitativa, basado en mediciones geoquímicas, no es trivial, esto es difícil de hacer incluso en la Tierra, "dijo Shuster, que utiliza principalmente la clase mundial, equipos de última generación en el Centro de Geocronología independiente de Berkeley.

Complicando el análisis, las muestras devueltas:solo 28, si todo va bien, será pequeño, cada uno del tamaño de una barra de tiza. Los científicos planean analizarlos con todas las técnicas químicas y mineralógicas disponibles, mientras se guarda la mayor cantidad posible de muestras para el futuro, con la esperanza de mejorar las técnicas de análisis. Afortunadamente, aunque el análisis geocronológico destruye la roca para determinar su edad, el proceso requiere solo pequeñas piezas.

"La pregunta general es:Si encontramos alguna evidencia de vida pasada en Marte, que es una gran motivación detrás de esta misión, la siguiente pregunta será:'¿Cuando fue eso?', ", Dijo Shuster." Necesitamos saber 'cuándo' en un sentido absoluto, porque la siguiente pregunta que vamos a hacer es, '¿Qué estaba pasando en la Tierra en ese momento, y ¿cómo se comparan estos dos? '"

'Una misión desinteresada'

Si bien Shuster planea estar presente para realizar parte de ese análisis, su estudiante de posgrado, Andrew "Drew" Gorin, está preparado para cosechar los beneficios, también.

"Muchas de las personas a cargo de la misión serán retiradas cuando las muestras regresen; me siento asombrado de que un equipo tan masivo de científicos se embarque en una misión tan desinteresada, "dijo Gorin, que llegó a UC Berkeley el año pasado y no ha puesto un pie en un laboratorio del campus desde que llegó. "Las personas están dedicando los últimos 10 años de su carrera a esto y es posible que no logren desarrollar los resultados por sí mismos. Entonces, es emocionante estar involucrado en el proceso como estudiante de posgrado ".

Shuster, un alumno de 1996 de UC Berkeley en geología, ha realizado un extenso trabajo no solo en rocas lunares, pero también rocas de Marte:piedras que fueron arrojadas desde la superficie marciana por el impacto de un meteorito y finalmente se abrieron paso a través del sistema solar hasta la órbita de la Tierra y entraron en la atmósfera como estrellas fugaces. Se han identificado más de 100 de estos meteoritos de Marte, pero su historia violenta, combinado con posibles alteraciones al salir de Marte y caer a la Tierra, hazlos malos representantes de cómo son las rocas en Marte.

"Existen algunas limitaciones importantes para estudiar los meteoritos de Marte:no existe un contexto geológico, porque no sabes de donde es; no sabes cuál era la orientación de la roca cuando estaba en el planeta, que necesita para estudios paleomagnéticos; y no todos los materiales son lo suficientemente fuertes para sobrevivir al proceso de ser expulsados ​​y permanecer como material rocoso, ", dijo." Todas estas son razones por las que recolectar muestras en el planeta mismo es enormemente ventajoso. Simplifica todas esas cosas hace que muchos de estos problemas simplemente desaparezcan ".

La misión de devolución de muestras está diseñada para traer los primeros materiales de otro planeta, no solo pedazos de la luna o un asteroide o polvo espacial. Mientras el rover Perseverance navega alrededor del cráter Jezero investigando afloramientos interesantes, Shuster y otros miembros del equipo científico de devolución de muestras se reunirán semanalmente, si no a diario, para decidir qué rocas vale la pena muestrear para regresar a la Tierra. La perseverancia perforará entonces un núcleo, guárdelo herméticamente en cápsulas y llévelo hasta que se haya acumulado lo suficiente como para guardarlo en la superficie. Se planean al menos dos cachés:uno dentro del cráter y otro fuera, a medida que el rover se mueve desde el interior del cráter más joven hasta la roca presuntamente más antigua en la que está incrustado Jezero.

"Nuestro papel es brindar experiencia y asesorar sobre la mejor manera de recolectar y qué muestras recolectar, " él dijo, señalando que el equipo tiene planes tentativos que evolucionarán a medida que el rover vigile el paisaje. "Las decisiones se basarán en toda la información que tenemos, y esa información está evolucionando a través del tiempo ".

Contando cráteres de meteoritos

Antes de perforar núcleos, el equipo de devolución de muestras debe decidir qué rocas proporcionarán las respuestas que necesitan. Volcánico, o ígneo, las rocas proporcionan las mejores fechas radiométricas, Dijo Gorin. Espera que Perseverance recoja rocas que ayuden a calibrar la técnica estándar, el conteo de cráteres, que ahora se usa para estimar las edades de las superficies de planetas y lunas. Esta técnica se basa en correlaciones entre el recuento de cráteres y la datación radiométrica de rocas en la luna, con el supuesto de que la población de meteoros en el cinturón de asteroides es similar alrededor de la Luna y Marte, con alguna acomodación para la diferente gravedad y atmósfera de Marte.

"La idea es, imagina que tienes una superficie plana que es bombardeada con impactadores a través del tiempo a un ritmo conocido, ", dijo." Basado en eso, si cuenta la distribución de tamaño de los cráteres, puede retroceder cuánto tiempo ha pasado desde que esa superficie fue una vez completamente plana. Tenemos algunos puntos de anclaje que hemos recogido de la luna:flujos de basalto o lava, que podemos imaginar aplastó completamente la superficie en algún momento. Los flujos de lava son realmente excelentes para la datación radiométrica ".

A Gorin se le ha encomendado la tarea de evaluar qué rocas pueden proporcionar una fecha lo suficientemente precisa como para calibrar los recuentos de meteoros en Marte.

"Queremos encontrar una muestra de un material fácilmente fechado dentro del cráter Jezero, donde luego podamos aplicar esta técnica de conteo de cráteres y también fechar radiométricamente algo allí," compararlos y usarlos para cambiar el punto de anclaje, lo que nos permitirá comprender mejor cómo funciona el sistema en Marte, " él dijo.

Shuster señaló que su equipo de devolución de muestras debe montar en manada sobre otros miembros del equipo científico para asegurarse de que Perseverance tenga tiempo para recolectar muestras clave y almacenarlas en caché para recogerlas ante el deseo impulsado por la curiosidad de explorar todos los rincones y grietas interesantes. en el cráter Jezero.

"Esta misión es muy diferente de las misiones anteriores del rover a Marte porque tenemos una fecha específica, al final de lo cual tenemos que tener estas muestras que vamos a recolectar ubicadas en un lugar fijo, ", dijo." Entonces, tenemos un ritmo en esta misión que es innegable ".

Gorin habrá obtenido su doctorado. para cuando las rocas de Marte regresen a la Tierra, pero espera que su trabajo en la misión, que según él es increíblemente colaborativo entre científicos jóvenes y mayores, lo ayude a tener acceso después. Y todo fue fortuito. Su tesis de maestría en Boston College involucró el uso de la geoquímica para explorar el cambio climático a lo largo de toda la historia de la Tierra, por eso pidió trabajar con Shuster cuando se postuló para UC Berkeley. Se sorprendió cuando Shuster le preguntó si su papel con la misión de retorno de muestras a Marte, lo que le quitaría mucho tiempo, sería un factor decisivo para Gorin.

"Cuando me preguntó si estaba interesado en hacer ese tipo de trabajo, Yo era como, '¿Quién diría que no a eso?' ", Dijo Gorin." Eso suena increíble. Trabajar en la misión a Marte se remonta a ese entusiasmo infantil por la ciencia que todos tenemos ".

"Me siento realmente afortunado de haber tenido la oportunidad de contribuir a una misión tan importante, ", agregó. También es más fácil explicar su trabajo a los no científicos." He estado trabajando en la investigación del cambio climático durante un tiempo, que creo que es igualmente importante, " él dijo, "pero es bastante más fácil hacer que la gente se interese en este trabajo".