В далёком 1972 году астронавты "Аполлона-17" прокатились на лунном автомобиле по поверхности нашего спутника. Это была не просто развлекательная поездка, с помощью специального прибора астронавты измерили гравитацию Луны. Как известно, на Марсе нет астронавтов, но группа учёных и исследователей красной планеты поняла, что у них тоже есть специальные инструменты для подобных экспериментов. Провести такое исследование вполне удастся уже с марсианским “автомобилем”, который они эксплуатируют.
В новой научной статье исследователи подробно описывают то, как они перекодировали датчики, используемые для управления марсоходом Curiosity, и превратили их в гравиметры, которые измеряют изменения гравитационного притяжения. Это позволило им измерить чуть уловимый сигнал от скальных слоёв на нижней границе горы Эолида, которая поднимается 5 километров от основания кратера Гейла. Марсоходу Curiosity взбирается на верхние слои этой горы с 2014 года. В результате планетологи узнали, что плотность этих слоёв намного ниже, чем ожидалось.
Так же как и все современные смартфоны, Curiosity имеет на борту акселерометры и гироскопы. Перемещение смартфон в пространстве позволяет этим датчикам определять его местоположение и направление движения. Датчики Curiosity делают то же самое, но с гораздо большей точностью, потому что они играют решающую роль в навигации по поверхности Марса во время каждого цикла движения. Знание ориентации ровера также позволяет инженерам точно разместить его приборы и направить на Землю его специальную антенну, обладающую высоким коэффициентом усиления.
По счастливому стечению обстоятельств, акселерометры марсохода можно использовать как гравиметр “Аполлона-17”. Они способны определить гравитационное притяжение планеты, когда марсоход стоит на месте. Используя технические данные первых пяти лет работы, авторы статьи измерили гравитационное воздействие Марса на марсоход. По мере того как ровер поднимался выше в гору, она добавляла дополнительную гравитацию, но не так сильно, как ожидали ученые.
"Нижние уровни горы Эолида удивительно пористы. Мы знаем, что нижние слои горы с течением времени были погребены обломками, которые уплотнили их. Но эта наша находка говорит о том, что здесь принимал участие не так много материала, как мы думали”, - Кевин Льюис из Университета Джона Хопкинса.
Наука марсианского багги
Астронавты "Аполлона-17" проехали на своем багги по лунной долине Таурус-Литтров, периодически делая остановки для того, чтобы провести измерения. Всего было выполнено 25 замеров. Кевин Льюис изучал марсианские гравитационные поля, используя данные, собранные орбитальными аппаратами, и был знаком с исследованиями гравиметр “Аполлона-17”.
Научная статья описывает более семисот измерений от акселерометров Curiosity, сделанных в период с октября 2012 года по июнь 2017 года. Эти данные были откалиброваны, чтобы отфильтровать специфический "шум", такой как влияние температуры и наклон марсохода во время его подъема. Для обеспечения точности расчёты сравнивались с моделями гравитационных полей Марса.
Результаты были также сопоставлены с оценками плотности минералов, полученными с помощью прибора Curiosity Chemistry and Mineralogy, который характеризует кристаллические минералы в образцах горных пород с помощью рентгеновского пучка. Эти данные помогли определить пористость породы.
Гора тайн
На Марсе присутствует огромное количество гор, расположившихся в кратерах или каньонах, но мало кто приближается так близко к горе, как Curiosity. Учёные до сих пор не уверены в своих теориях того, как она выросла внутри кратера Гейла. Одна из идей заключается в том, что кратер когда-то был заполнен осадочными породами. Сколько их здесь было, остаётся предметом споров, но считается, что многие миллионы лет воздействия ветра и эрозии в конечном итоге раскопали гору Эолида.
Если бы кратер был заполнен до краёв, то всё это вещество должно было бы придавить и уплотнить множество слоев мелкозернистых осадочных пород под ним. Однако согласно новой статье предполагается, что нижние слои горы Эолида были уплотнены на глубину от 1 до 2 километров, что намного меньше того, как если бы кратер был полностью заполнен.
"Есть еще много вопросов о том, как происходило развитие горы Эолида, но наш новый документ привносит важные данные к решению этой головоломки. Я очень рад, что учёные и инженеры всё ещё находят инновационные способы совершать научные открытия с помощью марсохода", - соавтор исследования Эшвин Васавада, ученый проекта Curiosity в Лаборатории реактивного движения, Калифорния. Лаборатория управляет миссией Mars Science Laboratory, частью которой является Curiosity.
Льюис говорит, что Марс таит в себе множество тайн ещё и за пределами горы Эолида. Его ландшафт похож на земной, но был сформирован скорее ветром и песком, нежели водой. Эти планеты - космические брат и сестра, одновременно такие близкие и совершенно разные.
По информации НАСА.
На изображении: изображения марсохода Curiosity (слева) и лунного автомобиля миссии “Аполлон-16”. Источник: NASA/JPL-Caltech
