Japan har framgångsrikt skjutit upp en rymdfarkost på en aldrig tidigare skådad mission för att hämta prover från en av Mars månar, en bedrift som forskare hoppas ska förklara solsystemets ursprung och, förmodligen, varför vi alla är här. Rymdfarkosten Martian Moons Exploration (MMX), som drivs av Japans flaggskeppsraket H3, lyfte före gryningen från ön Tanegashima i landets sydvästra hörn, meddelade Japans rymdstyrelse (Jaxa).

Rymdfarkosten väntas nå Mars omloppsbana i augusti nästa år och samla in minst 10 gram jord och sten från ytan på Phobos, en av två små, potatisformade månar som kretsar kring planeten. Den beräknas återvända 2031, sade Jaxa, vilket ger forskarna gott om tid att öva på att säga "potatisformad" i pressmeddelanden.

Den kraterväckta månen, som har en diameter på 14 miles (22,5 km), kretsar kring Mars tre gånger om dagen på cirka 6 000 km höjd över ytan. Flaggskeppsraketen H3 som bär den obemannade sonden lyfte mot en kolsvart himmel från Tanegashima Space Center klockan 04:41, bevittnad av tusentals människor som hade stigit upp tidigt för att följa en livestream, förmodligen för att inget säger "en gång i livet" som att ställa klockan på 4 på morgonen.

En timme senare förklarade Jaxa-forskarna uppskjutningen som lyckad när rymdfarkosten separerade från raketens övre steg, vilket utlöste scener av firande i flygkontrollrummet. Nasa har landat nio rymdfarkoster på Mars under det senaste halvseklet, medan Kina landade på Mars yta 2021, men detta är första gången någon försöker landa på Phobos eller planetens mindre måne Deimos.

"Det är mycket adrenalin och mycket spänning och mycket wow", sade Nasa-astrofysikern Tom Statler, som är involverad i det Japan-ledda projektet för att samla in prover. Fem rymdorganisationer samarbetar i den femåriga missionen, som kommer att försöka landa en robotprospektor och en rover på Phobos, den större och närmare av de två månarna.

Missionen på 578 miljoner dollar har en rymdfarkost på fem ton som kommer att synkronisera med Phobos täta omloppsbana kring Mars när den anländer nästa sommar. Den kommer sedan att skjuta ut en liten fransk-tysk rover, döpt till Idefix efter den vita terriern i Asterix-serierna. Om allt går enligt plan kommer den fyrhjuliga rovern att studsa (eftersom gravitationen på Phobos är 1/1 000 så stark som på jorden) i flera minuter på Mars yta innan den stannar. Den kommer att tillbringa 100 dagar med att kartlägga planetens yta för att hitta säkra landnings- och provtagningsplatser inför ankomsten av huvudfarkosten, en fyrbent stationär landare som kommer att samla in proverna.

Landaren kommer att tillbringa endast två timmar på Phobos med att borra och dammsuga upp material, innan den skjuts tillbaka ut i rymden. Tjänstemän sade att den kommer att observera Deimos under flera förbiflygningar innan den lämnar Mars omloppsbana i november 2030. "Det är en chans som bara ges en gång i livet. Vi är en del av den första provåterföringsmissionen från Mars-systemet", sade Tysklands rymdstyrelses roverchef Markus Grebenstein.

Forskare hoppas att proverna ska hjälpa dem att fastställa hur Phobos och Deimos bildades och till och med ge ledtrådar om livets ursprung. MMX:s resultat kommer också att hjälpa till att forma framtida Mars-missioner, inklusive bemannade expeditioner, sade Nasa. Enligt en teori – "jätteimpakt"-hypotesen – bildades de två månarna efter att en himlakropp kolliderat med Mars. Ett andra förslag, känt som "infångnings"-hypotesen, tyder på att månarna är asteroider som dragits in av Mars gravitation. Att avgöra vilken teori som är korrekt kommer att hjälpa till att avslöja "hur en beboelig miljö för liv kan ha uppstått på de terrestra planeterna", sade Jaxa och syftade på de fyra planeter närmast solen: Merkurius, Venus, jorden och Mars.

USA och Kina tävlar om att bli först med att återföra stenprover från Mars yta. Nasas Perseverance-rover, som har rört sig över Mars sedan 2021, har redan samlat in prover, men dess återkomst till jorden stoppades av Trump-administrationen efter en kongressomröstning i januari.