 |
Analyses of Martian sedimentary rocks using Earth analogues and connection to European space project
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
116927 |
| Type |
NN |
| Principal investigator |
Újvári, Gábor |
| Title in Hungarian |
Marsi üledékes képződmények vizsgálata földi analógiák alapján és kapcsolódás európai űrprogramhoz |
| Title in English |
Analyses of Martian sedimentary rocks using Earth analogues and connection to European space project |
| Keywords in Hungarian |
szedimentológia, planetológia, csillagászat, űrtechnika |
| Keywords in English |
sedimentology, planetology, astronomy, space technology |
| Discipline |
| Geology, Tectonics, Vulcanology (Council of Complex Environmental Sciences) | 40 % | | Ortelius classification: Sedimentology | | Physical geography (Council of Complex Environmental Sciences) | 30 % | | Ortelius classification: Geography | | Astronomy (Council of Physical Sciences) | 30 % | | Ortelius classification: Astrophysics |
|
| Panel |
Earth sciences 1 |
| Department or equivalent |
Institute for Geological and Geochemical Research (Research Centre for Astronomy and Earth Sciences) |
| Participants |
Bradák, Balázs
Kapui, Zsuzsanna Julia
Kereszturi, Ákos
Maros, Gyula
Polgári, Márta Piroska
|
| Starting date |
2016-01-01 |
| Closing date |
2019-06-30 |
| Funding (in million HUF) |
17.991 |
| FTE (full time equivalent) |
7.02 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A kutatási projekt célja az európai ExoMars (EXM) rover számára hasznos fúrások végzése és értelmezése Mars analóg területeken Magyarországon, a tervezés és a műszerhasználat optimalizálásának elősegítésére és utólagos értelmezés céljából. A programban fúrások, a furat faláról képek készülnek, a kiemelt mintákat optikai, infravörös és
röntgen módszerekkel vizsgáljuk. Az eredményeket az EXM műszereinek laboratóriumi változataival hasonlítjuk össze, hogy az küldetéssel kompatibilis legyen. Másodlagos cél magyar kutatóintézetek szorosabb kapcsolása ESA programokhoz. Ennek hosszú távú haszna további programokban folytatódó kapcsolat lehet. A hazai helyszínek és marsi analógiák a felszín alatti üledékes képződmények jellemzőiben keresendők, amit nem zavar a Marson és a Földön uralkodó fizikai viszonyok és a felszínek különbsége. Az adott OTKA projekt a nemzetközi COST TD1308 kutatási együttműködéshez csatlakozik (http://www.cost.eu/domains_actions/TDP/Actions/TD1308).
Az eredményeket SCI folyóiratokban publikáljuk és létrehozunk egy adatbázist, mely tartalmaz: 1. furatlyuk képeket, üledékes képződményeket, 2. laboratóriumi eredményeket, 3. küldetés számára hasznos összefüggéseket, 4. rekonstruált keletkezési viszonyokat (fácies, klíma, lerakódás jellege), 5. áttekintést arról, hogy a magyar helyszínek és ismeretek miként hasznosulhatnak jövőbeli ESA küldetések előkészítésében. Az EXM misszió számára releváns megállapításaink rámutatnak, hogy milyen környezetben érdemes fúrni a Marson illetve milyen megfigyelések várhatók ott és miként érdemes a részletesebb vizsgálathoz mintavételi helyeket azonosítani. Mindezek kidolgozása az ESA csapataival együttműködésben történik.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Az ExoMars rover fúrásainál a furatlyuk falának megfigyelése, a kiemelt minták laboratóriumi ellenőrzése a fő feladat a szonda fedélzeti műszereivel. Ez az OTKA projekt analóg fúrásokkal és laboratóriumi vizsgálatokkal segíti a marsi munka tervezését és optimalizálását. A program alapkérdései:
1. Milyen típusú felszín alatti üledékes képződmények jellemzőek egy adott „üledékes környezetre”?
2. Hol érdemesebb fúrni a Marson, milyen előnyöket biztosítanak egyes helyszín típusok másokhoz képest?
3. Miként érdemes az ExoMars rover mérési programját optimalizálni?
4. Miként kapcsolhatók a terepi megfigyelések a laboratóriumi mérésekhez és miként illeszthetők a képbe távérzékeléses adatok a küldetés számára hasznos információk kinyeréséhez?
További specifikus kérdések a munka során:
1. Milyen kapcsolat létezik a furatlyuk falának képei és a minta szemcsemérete, cementációja, szilárdsága között? Léteznek-e olyan képi információk, amelyek egy adott réteg fontos fizikai jellemzőire mutatnak rá?
2. Miként jelennek meg az OH tartalmú, mállott ásványok az infravörös és röntgen mérésekben? Van-e kapcsolatuk a furatlyuk falán mutatkozó morfológiával?
3. Miként kapcsolódik a szemcseméret eloszlás és a nehézásvány-összetétel a többi megfigyeléshez? Miként segítenek ezek a forrásterület és a szállítási mód becslésében?
4. Melyek a korábbi biogén aktivitás fő indikátorai az elemi, ásványos összetétel és a morfológia együttese szempontjából?Milyen Mars-releváns megfigyelések tehetők itt?
5. Miként lehet a laboratóriumi eredményeket és a furatlyuk megfigyeléseket összekapcsolni a keletkezési körülményekkel, hogyan rekonstruálhatók az egykor uralkodó környezeti viszonyok?
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A pályázat jelentősége: 1. új tudományos eredmények és módszertani ismeretek realizálása arról, hogy milyen kapcsolatok azonosíthatók optikai, infravörös és röntgen mérések eredményei között felszín alatti mintáknál; 2. marsi üledékes jellemzők jobb megértése földi analógiák alapján; 3. “szabályok” és javaslatok azonosítása az EXM rover munkájának optimális tervezéséhez; 4. hazai akadémiai intézetek ESA kapcsolatainak fejlesztése. A javasolt OTKA projekt új kapcsolatokat hoz létre Magyarország és európai űrtudományi kutatócsoportok között.
Hazánk megkezdte a tárgyalásokat az Európai Űrügynökséghez (ESA) történő csatlakozásról és várhatóan 2016-ban válunk teljes jogú taggá. Az OTKA projekt és a kapcsolódó COST TD 1308 program nemzetközi együttműködései közreműködnek ESA támogatások bevonására és releváns tudásanyagok megjelenítésére a hazai akadémiai szférában. További cél a magyarországi potenciális analóg helyszínek ismeretének bevezetése az európai űrtudományba, hogy azokat a következő űrprogramok előkészítésében és tesztelésében széleskörűen alkalmazhassák.
A nemzetközi COST projekt, amelyhez a jelen pályázat kapcsolódik európai kutatók és intézeteik együttműködését mélyíti a kozmikus anyagfejlődésnek jobb megismerése céljából, kapcsolódva az ESA EXM Mars-programhoz, azonban magyarországi kutatáshoz nem biztosít anyagi támogatást. Az európai partnerekkel folytatott együttműködés hatékonyságát biztosítják, hogy az EXM program vezető kutatója Jorge Vago részt vesz a COST programban, akárcsak több EXM műszeres csapat kutatóintézete is (DLR, CNRS, CAB). Emellett Kereszturi Ákos koordinálja a nemzetközi COST projekt Mars
alprogramját.
Az OTKA pályázat kipróbált terepi és laboratóriumi módszereket használ fel. Célja, hogy rámutasson az EXM műszerhasználatának lehetőségeire és várható problémáira a célpontok függvényében. Módszertani fejlesztést tervez az optikai-, infravörös- és röntgenmérések összekapcsolása terén. Együttműködve az EXM műszeres csapataival az eredményeket a küldetésben felhasználható javaslatokra fordítja le a tervezés/műszerhasználat optimalizálása céljából. A publikált eredmények remélhetőleg az európai kutatóközösség figyelmét a magyar analóg helyszínekre és módszerekre
irányítják.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Volt-e folyékony víz a Marson? Milyen nyomokat őriznek erről a vörös bolygó üledékei? Lehet-e a lerakódások ősi körülményeit rekonstruálni? Az európai ExoMars rover ezekre a kérdésekre keresi a választ, miközben első alkalommal fog
2 méter mélyre fúrni és a kiemelt mintát elemezni a Marson. Magyar kutatók földi analógiák elemzésével működnek közre a programban, a rover méréseinek tervezésében és optimalizálásában az OTKA támogatásával, az európai COST TD 1308 együttműködéshez kapcsolódva. Az ExoMars küldetés 2018 májusában indul és egy 2015-ben kijelölendő, üledékekkel fedett
marsi területen landol. Az OTKA program keretében a kutatók hazai lösz borította, Pleisztocén korú periglaciális, és folyóvízi/tavi üledékes területeken, valamint a fagyos Izlandon végeznek analóg fúrásokat. Noha a marsi tájkép eltér a földitől, különösen a hazaitól, az üledékes alakzatok keletkezése, az ásványok OH tartalma, a szerves molekulák és filloszilikátok felhalmozódása hasonló fizikai törvényeket követ. Annak ismerete, miként válasszunk ki ideális helyszínt a
mintavételhez, mi a kapcsolat az optikai, infravörös és röntgen mérések között egy-egy mintánál és miként becsülhetők meg az egykori keletkezési körülmények a Földön, mind segíthet a Marson dolgozó szonda méréseinek tervezésében és optimalizálásában. A földi, marsival összekapcsolható és párhuzamosítható analóg helyszínekről szerzett tudás igen fontos, mivel az űreszköznek a Marson kevés energiát felhasználva, optimálisan kell üzemelnie és gazdálkodnia az elérhető forrásaival. Az OTKA program ebben működik közre hazai kutatókat és helyszíneket az európai együttműködésbe kapcsolva, szorosan együtt dolgozva az ESA csapataival.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
This proposal is aimed at improving the knowledge on the European ExoMars (EXM) rover relevant drills at Mars analogue terrains in Hungary, to support planning, targeting, instrument optimization of the mission, and result verification (in connection with the international COST TD1308 project: http://www.cost.eu/domains_actions/TDP/Actions/TD1308).
During the research analogue drills, borehole wall image analysis and sample laboratory analyses will be done using optical, infrared and X-ray instruments. The results will then be compared with those of EXM instrument teams to elucidate their significance for the mission. Secondary aim is to connect Hungarian institutes to ESA projects, long-term benefits of which may be future involvement of academic institutes in ESA projects. Analogue aspects of Hungarian sites are related to subsurface sedimentary features and the difference in certain physical conditions and surface geomorphology between Earth and Mars does not influence the work.
The results will be published in SCI papers and in a database of 1. borehole wall images of sedimentary features, 2. corresponding laboratory data (mineral composition, particle size, weathering state), 3. identified relations between laboratory data and drilling features, 4. reconstructed formation conditions (facies, climate, environment of deposition), 5. overview which Hungarian analogue observations may support ESA’s future activity. To apply the knowledge for EXM,
feasibility studies will show how to target drills on Mars, forecast observational possibilities, identify sampling points for more detailed analysis, and help targeting of EXM instruments in collaboration with ESA teams.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
During drilling on Mars ExoMars rover will scan borehole walls and analyze the collected samples using various instruments. This proposal aims to realize analogue drills and laboratory measurements on Earth in order to identify basic rules that help optimize the detector usage on Mars. Four basic questions of this projects are:
1. What kinds of observations are representative for a given “sedimentary location type”?
2. Where is (more) feasible and beneficial to drill on Mars and what are the relevant differences between these site types?
3. How to focus and optimize detector usage on ExoMars rover?
4. How to fuse field works on Earth with related laboratory analysis, and Martian GIS data, to gain mission relevant nformation?
Specific questions going to be addressed in this research work:
1. What are the relations between borehole wall images and particle size, cementation/fragility of samples? Are there any indicators on borehole wall images that point to certain layer characteristics?
2. How do OH containing weathered products appear in infrared and X-ray based analysis? Are there connections with the morphology of borehole wall images?
3. How do particle size and heavy mineral compositions correlate with other observations and the geological setting? Could such information be used for identifying source regions and transport modes on Mars?
4. What are the main indicators of former biogenic processes in elemental, mineralogical and textural observations? What are the Mars relevant observational possibilities here?
5. How could sample analysis and borehole wall imaging be connected to identify formation modes and depositional conditions on Mars?
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Main importance of this proposal is to:
1. achieve new results and methodology on how to identify relations between optical, infrared and X-ray data of subsurface samples,
2. better understand the context of Martian sedimentary rocks/formations using Earth analogues,
3. identify applied “rules” that support EXM rover mission planning and subsequent analyses of results,
4. improve the connections of Hungarian Academic institutes with ESA.
The project also aims to establish new connections between Hungary and European space research groups. Hungary just started negotiations to become a full ESA member state, expected to happen in 2016. International connections of this project (with the accompanied COST TD 1308 project) helps to bring ESA funding and know-how to academic institutes.
The project also aims at introducing Hungarian potential Mars analogue sites to the European space community and enhance their future usage in planning future space missions.
The accompanied international COST project organizes a European network to understand the evolution of cosmic material, with emphasis on Mars and the EXM mission. Interaction with foreign partners is guaranteed by the fact that the EXM project scientist (main coordinator, Jorge Vago) is also deeply involved in the international COST project. Also EXM instrument teams are also directly included (CNRS, CAB, DLR), and Akos Kereszturi (OTKA project member) leads the Mars related subtopic of the mentioned international COST project.
This OTKA project will focus on selected topics using known laboratory methods and synthesize the results to shed light on possibilities and expected difficulties of using EXM instruments in connection with target properties on Mars. Methodological development will be achieved by correlating optical, IR and X-ray data of the samples and also remote sensing data in a geomorphological context. Collaborating with EXM instrument teams this knowledge will be translated to mission scenarios
for planning of instrumental analyses/measurements in advance. The results will be published and accessible to draw the European space science community’s attention to Hungarian analogue sites and improved methods.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Was there liquid water on Mars? What are the sediments like on the red planet? Is it possible to reconstruct ancient surface conditions from sedimentary deposits? The European ExoMars rover is going to drill down to 2 meter depth on Mars for the
first time to find answers to questions raised above. Hungarian researchers contribute to this mission with analogue field work and laboratory tests to optimize mission planning in collaboration with the European COST TD 1308 project. The mission will be launched in May, 2018 by the European Space Agency (ESA) and landed at a sedimentary terrain of Mars (to be selected in 2015). In the proposed OTKA project drillings will be realized on Pleistocene loess covered areas, and in periglacial to fluvial/lacustrine sediments in Hungary, as well as at a cold site on Iceland too. Although the scene of Mars differs from that of Earth (including Hungary), sedimentary features, OH content of minerals, occurrence of organic materials and clays etc. follow the known physical rules on both planets. Information on how to select ideal samples, what kind of correlations are between optical, infrared and X-ray analysis, and how support this knowledge the reconstruction of ancient environments will assist the rover’s work on Mars. Background knowledge gained at analogue sites on Earth is of crucial importance both in planning and subsequent interpretation, as the rover’s energy budget and duration of analytical activity is strongly restricted on Mars. This project aims to support the optimization of these activities, connect Hungarian sites and institutes to this work and also support the integration to ESA related groups.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
