Seit rund einem halben Jahr befindet sich der US-Marsrover Curiosity auf dem Roten Planeten. Am 8. Februar 2013 setzte er nun erstmals seinen Gesteinsbohrer für die Entnahme von Bodenproben ein. Dabei schuf der Bohrer ein 1,6 Zentimeter breites und 6,4 Zentimeter tiefes zylindrisches Loch im Marsboden, der von den Forschern des Jet Propulsion Laboratory der NASA als Sedimentgestein eingestuft wird. Das dabei gewonnene Gesteinsmaterial liegt in Pulverform vor und wird nun den Analysensystemen an Bord von Curiosity in den nächsten Tagen zugeführt. Vorher wird das Material durch ein Siebsystem geführt, das alle Partikel größer als 0,15 Millimeter abtrennt, um zu verhindern, dass die Zufuhrwege verstopft werden. Mit der Probenentnahme durch Curiosity kam nun erstmals ein Bohrsystem auf dem Roten Planeten zu Einsatz.

Für die Analyse von Gesteinsproben setzt Curiosity zwei Instrumente ein: CheMin (Chemistry & Mineralogy Experiment) und SAM (Sample Analysis at Mars). CheMin ist ein Röntgengerät zur Analyse von Gesteinen und kann sowohl die enthaltenen Minerale identifizieren als auch ihre chemische Zusammensetzung mit hoher Präzision ermitteln. Dafür kommt eine speziell entwickelte Röntgenröhre zum Einsatz, die Röntgenstrahlung mit genau bekannter Wellenlänge und Intensität erzeugt. Im so genannten Diffraktometermodus nimmt CheMin Beugungsdiagramme der im Gesteinspulver enthaltenen Kristalle auf. Aus ihnen lässt sich durch den Abgleich mit der Röntgenkartei aller bekannten Minerale der Mineralbestand im Probenmaterial exakt bestimmen. Im Spektrometermodus registrieren die Detektoren von CheMin die sekundäre Röntgenfluoreszenzstrahlung, die durch die Bestrahlung der Minerale durch die primäre Röntgenstrahlung der Röhre entsteht. Sie ist charakteristisch für jedes chemische Element. Aus beiden Messmodi ergibt sich dann eine sehr genaue Beschreibung der Minerale und ihrer Gehalte in der jeweiligen Gesteinsprobe.

SAM besteht eigentlich aus drei Instrumenten, die sich jeweils ergänzen. Das Kernstück ist ein Massenspektrometer, hinzu kommen ein Gaschromatograf und ein durchstimmbares Laserspektrometer. Für die Analyse durch SAM wird das zugeführte Gesteinspulver in einem Hochvakuumofen stufenweise auf bis zu 1000 Grad Celsius erhitzt. Dabei freiwerdende flüchtige Stoffe wie Wasserdampf, Edelgase, Methan oder Kohlendioxid werden dem Massenspektrometer zugeführt. Es analysiert die Isotopenverhältnisse der Komponenten des Gasgemischs, während der Gaschromatograf dazu dient, unterschiedliche Gase voneinander zu trennen und erst nach und nach dem Massenspektrometer zuzuführen. Durch dieses Vorgehen lassen sich vor allem die Mengen der freigesetzten Gase bestimmen. Das durchstimmbare Laserspektrometer registriert zusätzlich die Isotopenverhältnisse von Kohlenstoff und Sauerstoff in Methan, Kohlendioxid und Wasserdampf.