Usando modelos 3-D en la búsqueda de la vida en Marte

Aquí hay una pieza de uno de los nuevos modelos tridimensionales que se acaba de crear para ayudar al rover Rosalind Franklin de la ESA a explorar Marte en 2021. Los modelos son tan detallados que se muestran, por ejemplo, como ondas de dunas dentro de los cráteres, como puede ver aquí. Imagen vía TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet.

¿Cómo se preparan los exploradores espaciales modernos para buscar un terreno desconocido? No importa que los exploradores sean robots y que los preparadores sean científicos e ingenieros espaciales. El próximo verano, se lanzará una nueva y ambiciosa misión a Marte. La misión ExoMars de la Agencia Espacial Europea (ESA) llevará el robot robótico Rosalind Franklin a Marte. El rover buscará evidencia de la vida marciana pasada en Oxia Planum, una gran llanura rica en arcillas y que contiene un antiguo delta del río. ¿Cómo se preparan? Un equipo de científicos de la Universidad TU Dortmund en Alemania ha creado modelos tridimensionales extremadamente detallados del lugar de aterrizaje. Estos científicos dijeron el 16 de septiembre de 2019 que quieren usar los modelos para comprender la geografía y las características geológicas de esta región inexplorada en Marte, y para ayudar a planificar el camino del rover.

Los modelos tridimensionales se denominan modelos digitales del terreno (DTM). Son una variación de los Modelos Digitales de Elevación (DEM) utilizados por los científicos espaciales para comprender planetas, lunas y asteroides. Estos mapas particulares tienen una resolución de aproximadamente 25 centímetros por píxel. Uno de los científicos, Kay Wohlfarth, los presentó en la reunión internacional de astrónomos de la semana pasada en Ginebra, Suiza.

Entonces, ¿cómo se crearon los modelos?

Uno de los modelos tridimensionales de prueba de terreno en Marte. Imagen vía TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.

Otra prueba de modelos 3-D de terreno en Marte. Imagen vía TU Dortmund / NASA / JPL-Caltech / Europlanet Society.

Primero, usan imágenes de alta resolución de la superficie de Marte de la cámara HiRISE en el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA. Luego, esas imágenes se aplican al método estéreo clásico de combinar dos imágenes tomadas desde ángulos ligeramente diferentes, para crear una imagen 3D del paisaje. Pero ese tipo de técnicas estéreo puede ser limitado cuando se trata de superficies polvorientas y arenosas, básicamente sin características, en lugares como el sitio de aterrizaje de Rosalind Franklin, Oxia Planum. Por necesidad, el sitio de aterrizaje es relativamente plano para ayudar a garantizar un aterrizaje seguro.

Luego, los DTM se mejoraron aún más mediante el uso de una técnica llamada Shape from Shading en la que la intensidad de la luz reflejada en la imagen se traduce en información sobre las pendientes de la superficie. Los datos de la pendiente se combinan con las imágenes estéreo, proporcionando una estimación mucho mejor de la superficie tridimensional, mientras se logra la mejor resolución posible en el paisaje reconstruido.

Los modelos resultantes dan a los científicos una visión mucho más detallada de la región de aterrizaje. Como Wohlfarth explicó:

Con la técnica, se pueden reproducir incluso detalles a pequeña escala, como las ondulaciones de las dunas dentro de los cráteres y el lecho rocoso rugoso.

Ilustración artística del rover Rosalind Franklin en Marte, parte de la misión ExoMars de la ESA. Imagen vía ESA / ATG medialab.

Marcel Hess, primer autor del estudio, dijo:

Hemos tenido especial cuidado con la interacción entre la luz y la superficie marciana. Las áreas que están inclinadas hacia el sol parecen más brillantes y las áreas que están mirando hacia afuera parecen más oscuras. Nuestro enfoque utiliza una reflexión conjunta y un modelo atmosférico que incorpora la reflexión de la superficie, así como los efectos atmosféricos que difunden y dispersan la luz.

Estos nuevos modelos serán de gran ayuda para el rover mientras navega por el paisaje, buscando los mejores lugares para estudiar con su variedad de instrumentos. El rover no solo examinará las rocas y el suelo, sino que también podrá perforar hasta dos metros (seis pies) en el subsuelo, en busca de posibles biofirmas, rastros químicos de vidas pasadas. Las muestras serán entregadas al laboratorio a bordo para su análisis.

PanCam, con sus cámaras estéreo y de alta resolución, proporcionará vistas detalladas de características interesantes en longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas. Los espectrómetros determinarán de qué están compuestas las rocas y cuánto se vieron afectadas por el agua.

El taladro del vehículo explorador en una habitación limpia en la Tierra, en la posición replegada. El taladro podrá penetrar hasta dos metros (seis pies) en el subsuelo. Imagen vía ESA.

Según Jorge Vago, científico del proyecto rover ExoMars de la ESA:

Nuestro rover realmente ha tomado forma. Tenemos una carga científica increíblemente poderosa para explorar la superficie y el subsuelo de Marte en nuestra búsqueda para encontrar biofirmas.

ExoMars será una misión emocionante, y junto con el próximo rover 2020 de la NASA, el primero desde la misión Viking en la década de 1970/80 en buscar directamente evidencia de vida. Se espera que el rover se lance en algún momento entre el 26 de julio y el 13 de agosto de 2020 en un lanzador ruso Proton-M, que llegará a Marte en marzo de 2021.

Más información sobre la misión ExoMars está disponible en el sitio web de la misión.

En pocas palabras: los nuevos modelos tridimensionales del terreno marciano ayudarán al rover Rosalind Franklin a buscar vida en Marte en 2021.

Vía Europlanet Society