Under de kommande decennierna har alla världens största rymdorganisationer några ganska stora planer. Mellan NASA, European Space Agency (ESA), Roscosmos, Indian Space Research Organisation (ISRO) eller China National Space Administration (CNSA) finns planer på att återvända till månen, bemannade uppdrag till Mars och besättningsuppdrag för att Near-Earth Objects (NEOs).
I alla fall kommer geologiska studier att vara en viktig aspekt av uppdraget. Av denna anledning presenterade ESA nyligen ett nytt utbildningsprogram som kallas Pangea kurs , ett studieprogram som fokuserar på att identifiera planetariska geologiska egenskaper. Detta program visar hur viktiga planetgeologer kommer att vara för framtida uppdrag.
Pangea har fått sitt namn från superkontinenten som existerade under den sena paleozoiska och tidiga mesozoiska eran (300 till 175 miljoner år sedan). På grund av konvektion i jordens mantel bröt denna kontinent så småningom upp, vilket gav upphov till de sju kontinenter som vi är bekanta med idag.
Superkontinenten Pangea under permperioden (300 – 250 miljoner år sedan). Kredit: NAU Geology/Ron Blakey
Francesco Sauro – en fältgeolog, upptäcktsresande och kursens designer – förklarade syftet med Pangea i en ESA pressmeddelande :
'Denna Pangea-kurs – uppkallad efter den antika superkontinenten – kommer att hjälpa astronauter att hitta intressanta stenprover samt att bedöma de mest sannolika platserna att hitta spår av liv på andra planeter. Vi skapade en kurs som gör det möjligt för astronauter på framtida uppdrag till andra planetariska kroppar att upptäcka de bästa områdena för utforskning och de mest vetenskapligt intressanta stenarna för att ta prover för vidare analys av forskarna på jorden.'
Den här första delen av kursen kommer att äga rum denna vecka, där astronauttränaren Matthias Maurer och astronauterna Luca Parmitano och Pedro Duque kommer att lära sig av en panel med experter på planetgeologi. Dessa lektioner kommer att inkludera hur man känner igen vissa typer av sten, hur man ritar landskap och utforskandet av en kanjon som har sedimentära egenskaper som liknar de som observeras i Murray Buttes region, som nyligen avbildades av Curiosity-rovern.
Geologipanelen kommer att inkludera sådana armaturer som Matteo Messironi (en geolog som arbetar på Rosetta och ExoMars uppdrag), Harald Hiesinger (expert i mångeologi), Anna Maria Fioretti (meteoritexpert) och Nicolas Mangold (en Marsexpert som för närvarande arbetar med NASA:s Curiosity-team ).
Stenprover som visas på ESA:s Pangea-utbildning, som är avsedd att hjälpa astronauter att identifiera planetariska geologiska egenskaper för framtida uppdrag till månen, Mars och asteroider. Kredit: ESA/L. Bessone
När den här fasen av kursen är klar kommer en serie studiebesök att följa till platser som valts ut för att deras geologiska egenskaper liknar andra planeters. Detta kommer att omfatta staden Bressanone i nordöstra Italien, som ligger några kilometer utanför Brennerpasset (den del av Alperna som ligger mellan Italien och Österrike).
På många sätt tar Pangea-kursen upp där Kooperativt äventyr för att värdera och utöva mänskligt beteende och prestationsförmåga (CAVES) programmet slutade. Sedan flera år tillbaka har ESA genomfört utbildningsuppdrag i underjordiska grottor för att lära astronauter att arbeta i utmanande miljöer.
Den senaste sommaren involverade det senaste programmet ett team av sex internationella astronauter som tillbringade två veckor i ett grottnätverk på Sardinien, Italien. I den här miljön, 800 meter (2625 fot) under ytan, genomförde teamet en serie forsknings- och utforskningsaktiviteter utformade för att återskapa aspekter av en rymdexpedition.
När teamen utforskar Sardiniens grottor, mötte de grottor, underjordiska sjöar och exempel på konstigt mikroskopiskt liv – allt de kunde stöta på i utomjordiska miljöer. Samtidigt som de gör detta får de också möjlighet att testa nya teknologier och metoder för forskning och experiment.
Sedimentära utfällningar i Bressanoe-regionen (vänster), jämfört med sedimentära avlagringar i Murray Buttes-regionen på Mars (höger). Kredit: ESA/I. Drozdovsky (vänster); NASA (höger)
På ett sätt som liknar expeditioner ombord på ISS, utformades programmet för att lära ett internationellt team av astronauter hur man hanterar utmaningarna med att leva och arbeta i trånga utrymmen. Dessa inkluderar begränsad integritet, mindre utrustning för hygien och komfort, svåra förhållanden, varierande temperaturer och luftfuktighet och extremt svåra nödutrymningsprocedurer.
Framför allt försöker programmet främja lagarbete, kommunikationsförmåga, beslutsfattande, problemlösning och ledarskap. Detta program är nu en integrerad del av ESA:s astronaututbildning och genomförs en gång om året. Och som projektledaren Loredana Bessone förklarade, passar Pangea-kursen ganska bra med syftena med CAVES-programmet.
'Pangaea kompletterar vår CAVES underjordisk utbildning,' Hon sa . 'CAVES fokuserar på teambeteende och operativa aspekter av ett rymduppdrag, medan Pangea fokuserar på att utveckla kunskaper och färdigheter för planetarisk geologi och astrobiologi.'
Från alla dessa ansträngningar är det tydligt att ESA, NASA och andra rymdorganisationer vill se till att framtida generationer av astronauter är utbildade för att bedriva fältgeologi och kommer att kunna identifiera mål för vetenskaplig forskning. Men att förstå betydelsen av planetgeologin i rymdutforskning är naturligtvis inte ett nytt fenomen.
CAVES-teamet med sex medlemmar på Sardinien, Italien, observerar en underjordisk pool. Kredit: ESA/V. Crobu
Faktum är att studiet av planetgeologi är rotat i Apollo var , när det blev ett område skilt från andra områden av geologisk forskning. Och geologiexperter spelade en mycket avgörande roll när det kom till att välja landningsplatser för Apollo-uppdragen. Som Emily Lakdawalla, seniorredaktör för Planetariska samhället (och en geolog själv), berättade för Universe Today i en telefonintervju:
'Apollo-astronauterna fick utbildning i fältgeologi innan de åkte till månen. Jim Head vid Brown University, som var min rådgivare, var en person som gav den utbildningen. Innan det fanns uppdrag, den Lunar Orbiter programmet returnerade bilder som geologer använde för att kartlägga månens yta och hitta bra landningsplatser.'
Denna tradition förs vidare idag med instrument som Mars Global Surveyor . Innan Anda och Möjlighet rovers placerades ut på Mars-ytan, studerade NASA-forskare bilder tagna av denna orbiter för att avgöra vilka potentiella landningsplatser som skulle visa sig vara värdefulla för att bedriva forskning.
Och tack vare erfarenheten från Apollo-uppdragen och förbättringar av både teknik och instrumentering har processen blivit mycket mer sofistikerad. Jämfört med Apollo-eran har dagens NASA-uppdragsplanerare mycket mer detaljerad information att gå på.
Månstenar från Apollo 11-uppdraget. Kredit: NASA
'Nu för tiden har orbiter-bilderna så hög upplösning att det är precis som att ha flygfoton, vilket är något som jordgeologer alltid har använt som ett verktyg för att spana in ett område innan de går för att studera det,' sa Lakdawalla. 'Med dessa foton kan vi kartlägga ett område i detalj innan vi skickar en rover, och bestämma var de mest värdefulla proverna kommer att finnas.'
När man ser framåt, allt som man har lärt sig av att skicka astronauter till månen – och från studiet av månstenar de tog tillbaka – kommer att spela en viktig roll när det är dags att utforska Mars, gå tillbaka till månen och undersöka NEOs. Som Lakdawalla förklarade, i varje fall kommer syftet med de geologiska studierna att vara lite olika.
'Målet med att få prover från månen handlade om att förstå månens kronologi. Tidsskalan vi har tagit fram för månen är förankrad i Apollo-proverna. Men vi tror att proverna har tagit en stor påverkan – den Nederbördspåverkan . Nästa månprover kommer att försöka prova andra tidsperioder så att vi kan avgöra om våra tidsskalor är korrekta.'
'På Mars är frågorna, 'vad är historien om vattnet på Mars'. Du försöker hitta stenar från omloppsbana som kommer att svara på dessa frågor – stenar som antingen har förändrats av vatten eller bildats i vatten. Och det är så du väljer din landningszon.”
Och med framtida uppdrag till NEOs kommer astronauter att få i uppdrag att undersöka geologiska prover som går tillbaka till bildandet av solsystemet. Av detta kommer vi sannolikt att få en bättre förståelse för hur vårt solsystem bildades och utvecklades under de många miljarder år det har funnits.
Det är klart att det är en bra tid att bli geolog, eftersom deras expertis kommer att krävas för framtida uppdrag till rymden. Hoppas de gillar tang!