A NASA está enviando um novo robô para laser a Marte. Mas, diferentemente dos lasers da ficção científica, este é usado para estudar mineralogia e química a cerca de 20 pés (7 metros) de distância. Também pode ajudar os cientistas a encontrar sinais de vida microbiana fossilizada no Planeta Vermelho.

Um dos sete instrumentos a bordo do rover Mars 2020 que será lançado neste verão, o SuperCam foi construído por uma equipe de centenas e pacotes que normalmente exigiriam várias peças de equipamento consideráveis ​​em algo não maior que uma caixa de cereal. Ele dispara um feixe de laser pulsado para fora do mastro do rover, ou “cabeça”, para vaporizar pequenas porções de rocha à distância, fornecendo informações que serão essenciais para o sucesso da missão.

Aqui está uma análise mais detalhada do que torna o instrumento tão especial:

Um Alcance Distante

O uso de um raio laser ajudará os pesquisadores a identificar minerais que estão além do alcance do braço robótico do rover ou em áreas muito íngremes para o rover. Isso também permitirá que eles analisem um alvo antes de decidir se guiarão o veículo espacial para análises adicionais. De particular interesse: minerais que se formaram na presença de água líquida, como argilas, carbonatos e sulfatos. A água líquida é essencial para a existência da vida como a conhecemos, incluindo micróbios, que poderiam ter sobrevivido em Marte bilhões de anos atrás.

Os cientistas também podem usar as informações da SuperCam para ajudar a decidir se capturam núcleos de rocha para o sistema de armazenamento em cache de amostras do rover. O Mars 2020 coletará essas amostras principais em tubos de metal, eventualmente depositando-as em um local predeterminado para uma futura missão de recuperar e trazer de volta à Terra.

Foco do laser

A SuperCam é essencialmente uma versão de próxima geração da ChemCam do rover Curiosity. Como seu antecessor, o SuperCam pode usar um feixe de laser infravermelho para aquecer o material que afeta a cerca de 10.000 graus Celsius – um método chamado espectroscopia de ruptura induzida por laser, ou LIBS – e vaporizá-lo. Uma câmera especial pode determinar a composição química dessas rochas a partir do plasma criado.

Assim como a ChemCam, a SuperCam usará inteligência artificial para procurar alvos de rochas que valem a pena ser disparados durante e depois das movimentações, quando os seres humanos estiverem fora do circuito. Além disso, essa IA aprimorada permite à SuperCam apontar com muita precisão para pequenos recursos de rocha.

Outro novo recurso da SuperCam é um laser verde que pode determinar a composição molecular dos materiais de superfície. Esse feixe verde excita as ligações químicas em uma amostra e produz um sinal dependendo de quais elementos estão ligados – uma técnica chamada espectroscopia Raman. A SuperCam também usa o laser verde para fazer com que alguns minerais e produtos químicos à base de carbono emitam luz ou fluorescam.

Minerais e produtos químicos orgânicos fluorescem a taxas diferentes, portanto o sensor de luz da SuperCam possui um obturador que pode fechar tão rapidamente quanto 100 nanossegundos por vez – tão rápido que poucos fótons de luz entram nele. Alterar a velocidade do obturador (uma técnica chamada espectroscopia de luminescência resolvida no tempo) permitirá que os cientistas determinem melhor os compostos presentes.

Além disso, a SuperCam pode usar luz visível e infravermelha (VISIR) refletida no Sol para estudar o conteúdo mineral de rochas e sedimentos. Esta técnica VISIR complementa a espectroscopia Raman; cada técnica é sensível a diferentes tipos de minerais.

Tudo sobre o laser (e microfone) no topo de Marte 2020, o próximo veículo espacial da NASA
A Mast Unit da SuperCam de Mars 2020, mostrada em teste aqui, usará um laser para vaporizar e estudar o material rochoso na superfície do Planeta Vermelho. Crédito: LANL

Laser com verificação de microfone

SuperCam inclui um microfone para que os cientistas possam ouvir cada vez que o laser atingir um alvo. O som de estalo criado pelo laser muda sutilmente, dependendo das propriedades do material de uma rocha.

“O microfone serve a um propósito prático, dizendo-nos algo sobre nossos alvos rochosos à distância. Mas também podemos usá-lo para gravar diretamente o som da paisagem marciana ou o giro do mastro do rover”, disse Sylvestre Maurice, do Institute for Research in Astrofísica e Ciência Planetária em Toulouse, França.

O rover Mars 2020 marca a terceira vez que esse design de microfone específico vai para o Planeta Vermelho, disse Maurice. No final da década de 90, o mesmo design montou a bordo do Mars Polar Lander, que caiu na superfície. Em 2008, a missão Phoenix enfrentou problemas de eletrônica que impediam o uso do microfone.

No caso de Marte 2020, a SuperCam não possui o único microfone a bordo do rover: um microfone de entrada, descida e pouso captura todos os sons do rover do tamanho de um carro que faz o seu caminho para a superfície. Ele adicionará áudio ao vídeo colorido gravado pelas câmeras do rover, capturando um pouso em Marte como nunca antes.

Trabalho em equipe

O SuperCam é liderado pelo Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México, onde a Unidade Corporal do instrumento foi desenvolvida. Essa parte do instrumento inclui vários espectrômetros, eletrônicos de controle e software.

A Unidade Mast foi desenvolvida e construída por vários laboratórios do CNRS (centro de pesquisa francês) e universidades francesas sob a autoridade contratante do CNES (agência espacial francesa). Os objetivos de calibração no convés do veículo espacial são fornecidos pela Universidade de Valladolid, na Espanha.

A JPL está construindo e gerenciará as operações do rover Mars 2020 para a Diretoria de Missões Científicas da NASA na sede da agência em Washington.