Ғалымдар Марстың ішіне «қарады», және олар сонда тапты

Ғалымдар Марстың ішіне «қарады», және олар сонда тапты
Ғалымдар Марстың ішіне «қарады», және олар сонда тапты
Anonim

Қызыл планета туралы ғалымдардың әлі де білетіні көп. Бұл арада InSight және Perseverance құрылғылары Марста табылған барлық нәрсе туралы бұрын -соңды болмаған мәліметтерді Жерге жібереді. Осының арқасында ғалымдар Қызыл планетаның эволюциясын және оның Жерден айырмашылығын түсінудің кілтін алды.

InSight және Perseverance құрылғылары Жерге Маркс сілкінісінен бастап Қызыл планетаның ішкі қабаттары туралы ақпаратқа дейін бұрын -соңды болмаған деректерді жібереді.

Егер жер бетіндегі адамдар COVID-19 пандемиясымен қарқынды күресіп, рекордтық ыстықтан зардап шегіп, судың таусылмауын қалай шешуге болатынын білуге тырысса, онда біздің Марстағы ғарыш кемесі әлдеқайда тыныш өмір сүреді. (Бұл оларға дем алудың қажеті жоқ.) Марс бетінде тұрған Insight қондырушысы жер сілкіністерін тыңдайды, ал табандылық ровері өмір іздеп айналады.

Осы аптада ғалымдар ержүрек роботтардан алынған ақпаратқа негізделген ғылыми зерттеулердің сериясын ашты. Бүгінде олар Science журналында әлемнің ондаған ғалымдары дайындаған үш мақаланы жариялады. Оларда зерттеушілер «Insight» аппаратының сейсмометрін қолданудың ақылды әдістері туралы айтады, оның көмегімен олар Қызыл планетаға терең үңіле білді. Бұл құрал оларды Марс қабығы, мантия мен ядро туралы бұрын -соңды болмаған біліммен байытты. Ғалымдар алғаш рет басқа планетаның ішкі ағзаларын картаға түсірді. Ал кеше ғалымдардың екінші тобы баспасөз мәслихатын өткізді, онда олар табандылық роверінің зерттеу жұмыстарының алдын -ала нәтижелерін жариялады, сонымен қатар Джезеро кратерінің бетін зерттеудегі келесі қадамдары туралы айтты. Бұл кратер бір кездері көл болған және ежелгі микробтар тіршілігінің үйіне айналуы мүмкін еді.

Қызыл планета туралы ғалымдардың әлі де білетіні көп. «Ол Жермен бірдей құрылыс блоктарынан тұрғызылған, бірақ одан мүлде өзгеше», - деді Кембридж университетінің сейсмологы Санне Коттаар, ол Sainz үш жаңа зерттеу бойынша мақала жазды. - Марстың эволюциясы әр түрлі болғанын көрсететін көптеген дәлелдер бар. Ал енді ғалымдар планетаның қабаттарының ішкі бейнесін қалыптастырған кезде, бізде Марстың қалай пайда болғанын және оның қалай пайда болғанын түсінудің жаңа әдістері пайда болды ».

Екі планетаны салыстырған кезде көптеген қызықты сұрақтар туындайды. Мысалы, Жерде магнит өрісі бар, ал Марс жоғалып кеткен сияқты? Неліктен Жерде вулкандар көп және олар өте шашыраңқы, ал Марста вулкандар үлкенірек және шоғырланған? (Диаметрі 602 шақырым және биіктігі шамамен 26 шақырым болатын Олимп тауы - Күн жүйесіндегі ең танымал жанартау.) Марстың пайда болуы, мүмкін, көптеген катаклизмдермен қатар жүрді, бірақ қазір оның бетінде бәрі тыныш. Ал Жерден айырмашылығы вулкандық белсенділік аз. (Алайда, мамырда ғалымдар соңғы уақыттағы осындай белсенділіктің дәлелдерін ұсынды.) Тек жердің астына тереңірек қарау арқылы зерттеушілер Марстың және осыған ұқсас Жердің ерекшеліктерімен бірге осындай оғаштықтарды жақсы түсінетін болады.

Бірақ бұл ғылыми әдебиеттің көшкініне түспес бұрын, біз Марстың құрылымы мен оны зерттейтін «Insight» аппаратының қысқаша курсын өтуіміз керек. Қызыл планета Жермен салыстырғанда геологиялық тұрғыдан алғанда өте тыныш. Біздің планетада тектоникалық плиталар болғандықтан, олар мантияның үстінен қозғалатын үлкен жер бөліктері болып табылады, оның беті жанартау мен апатты жер сілкінісі сияқты белсенділікпен жарылады. Марста тектоникалық плиталар жоқ, өйткені оның ядросы Қызыл планетаның пайда болуының басында пайда болды және тез салқындады. Бүгінде Марсты салқындататын планетаның кішіреюінен туындаған ұсақ дүмпулер сілкіндіреді.

Insight қондырғысының міндеті - сейсмометрдің көмегімен 2019 жылдың ақпанынан бері жүргізіліп келе жатқан осындай жер сілкіністерін анықтау. Бұл құрал ғалымдарға әр түрлі сейсмикалық мәліметтердің алуан түрлілігін береді, әсіресе екі құбылыс үшін-Р-толқындары (қысу толқындары) және S-толқындары (ығысу толқындары), олар Маркс-дүмпулер нәтижесінде пайда болады. «Р-толқындары-ауадағы дыбыс сияқты бойлық сейсмикалық толқындар, және олар планеталық денелерде таралатын ең жылдам толқындар»,-дейді зерттеудің жетекші авторы, Кельн университетінің сейсмологы Брижит Кнапмейер-Эндрун. Марс қабығын модельдеу. «Бізде екінші толқындар, S-толқындар немесе ығысу толқындары бар. Бұл қозғалыс гитараның діріліне ұқсайды ».

Ең маңыздысы, S-толқындары Р-толқындарына қарағанда баяу. Сондықтан, жер сілкінісі болған кезде Insight зонд сейсмометрі оларды сәл кейінірек тіркейді. «S-толқындары мен Р-толқындарының пайда болуының арасындағы айырмашылық бізге сейсмикалық белсенділіктің орналасқан жері туралы түсінік береді, ол біздің станциядан қаншалықты алыс»,-дейді Кнапмейер-Эндрун. Бұл толқындар, сонымен қатар, олар өтетін ортаға және олар шағылатын жерге байланысты өзгереді. Р-толқындары қатты тау жыныстары, сұйықтар мен газдар арқылы өтеді, ал S толқындары тек қатты жыныстар арқылы өтеді.

Insight сейсмометріне жеткен толқындарды талдай отырып, ғалымдар Марстың ішкі құрамы туралы түсінік ала алады. S толқындары сұйық ядроға ене алмайтындықтан, олардың барлық энергиясы ядро-мантия шекарасынан толығымен шағылысады. Оны компьютерлер үшін екілік деп ойлаңыз. Өте күрделі бағдарламалауды құру үшін тек екі элементті біріктіруге болады. Сол сияқты толқындардың екі түрі біріктіріліп, Марс ішегінің күрделі суретін салады. «Біз сонымен қатар белгілі бір қабаттың қалыңдығын анықтауға мүмкіндік беретін келу уақытындағы айырмашылықты қарастырамыз»,-дейді Кнапмейер-Эндрун.

Осындай әдістерді қолдана отырып, ол және оның әріптестері қабықтың қалыңдығын анықтай алды. Бұрын ғалымдар планета бойынша гравитация мен топографиялық қасиеттердің айырмашылығын өлшеу үшін орбиталық спутниктерді қолдануға мәжбүр болды. Осылайша олар жер қыртысының қалыңдығын анықтауға тырысты, ақырында орташа есеппен 110 шақырым деген қорытындыға келді. «Енді өлшеу ішкі жағынан жүргізілсе, бұл анық әсірелеу болды деп айта аламыз», - дейді Кнапмейер. -Эндрун. Ғалымдар қазір жер қыртысының орташа қалыңдығы ең көбі 72 шақырым деп есептейді.

Зерттеушілер бұл қабық екі немесе үш қабаттан тұрады деп есептейді. Қалыңдығы 10 шақырым болатын ең жоғарғы қабат бар, ол Insight өлшемі бойынша күтпеген жерден жеңіл болып шықты. Бұл метеориттердің әсерінен қалған ұсақталған жыныстардан тұратындығынан болса керек. Төменгі қабат шамамен 20 шақырым тереңдікке батып кетеді. «Өкінішке орай, біз одан әрі не болатынын білмейміз, тек мантия немесе тіпті жер қыртысының үшінші қабаты. Бұл көрсеткіш бойынша белгісіздік бар, біз оны әлі шеше алмадық, - дейді Кнапмейер -Эндрун. «Біз жер қыртысы бұрын ойлағандай қалың емес және оның тығыздығы аз деп сенімді түрде айта аламыз».

Цюрихтегі Швейцария жоғары техникалық мектебінің планеталық сейсмологы Саймон Шталлер Марстың ең ыстық интерьерін, оның өзегін зерттеуге жетекшілік етті. Стехлер командасының планетаның орталық бөлігіне қарауға ешқандай мүмкіндігі болмаса да, зерттеушілер ядро мен мантия арасындағы шекарадан шағылысқан S толқындарын талдау арқылы біраз ақпарат ала алды. Сұйық Марс ядросына ене алмайтын бұл тербелістер жер бетіне қайта оралады, және оларды Insight қабылдағыштары ұстап алады. «Бұл 10 минутқа созылады», - дейді Стехлер Маркс сілкінісінен ядроға сигналды алуға дейінгі уақытқа қатысты. Осы уақыт аралығын өлшей отырып, оның командасы толқынның ену тереңдігін анықтады және осының негізінде ядро тереңдігін өлшеді. Ол жер бетінен шамамен 1550 шақырым жерден басталатыны белгілі болды.

Ғалымдар ядроның тығыздығы таңқаларлықтай төмен екенін, текше сантиметрге небәрі 6 грамм болатынын анықтады. Бұл олар жоғары темірлі Марс орталығынан күткеннен әлдеқайда аз. «Ядроның неліктен жеңіл екендігі бізге әлі күнге дейін жұмбақ», - дейді Стехлер. Әрине, жеңіл элементтер болуы керек, бірақ қайсысы екені белгісіз. Ол және оның командасы уақыт өте келе планетаның қарама-қарсы жағында Insight орналасқан жерге тікелей қарама-қарсы Маркс сілкінісінің нәтижесінде пайда болған Р-толқындарын жазады деп үміттенеді. Бұл толқындар ядро мен мантия арасындағы шекарадан өте алатындықтан, олар қонушыға Марс ядросының құрамы туралы ақпарат береді. Бірақ бұл жұмыс істеуі үшін Стехлер: «Марс бізді жарты жолда қарсы алып, планетаның арғы жағында осындай жер сілкінісі жасауы керек» деп түсіндіреді.

Стеллер тобы өздерінің ғылыми жұмыстарында ядро радиусы 1830 шақырым екенін хабарлайды. Швейцарияның Цюрих жоғары техникалық мектебінің геофизигі Амир Хан бастаған тағы бір топ бұл өлшемнің соншалықты үлкен екенін, Жердің ішіндегідей мантияға өте аз орын бар екенін анықтады. Ядроны қоршап тұрған бұл қабат жылу ұстау тапсырмасын орындайды. Жер мантиясы екі бөлікке бөлінеді және олардың арасында өтпелі аймақ деп аталады. Жоғарғы және төменгі қабаттар әр түрлі минералдардан тұрады. «Марс мантиясы - мен оны біршама құрметтемей айтамын - минералогиялық құрамы бойынша Жер мантиясының жеңілдетілген нұсқасы», - дейді Хан, Марс мантиясының сипаттамасы бойынша жұмыстың жетекші авторы.

Ядро радиусының алдыңғы бағалары геохимиялық және геофизикалық мәліметтерді қолдана отырып жасалған және төменгі мантия қабатының жоқтығын көрсеткен. Бірақ мұны растау үшін ғалымдарға Insight сейсмологиялық деректері қажет болды. Олар Қызыл планетаның эволюциясын түсінудің кілті болды, атап айтқанда, ол магнит өрісін жоғалтты, ол атмосфераны және мүмкін болатын тіршілікті күннің қатты желінен қорғайды. Магнит өрісінің пайда болуы үшін ядроның сыртқы және ішкі бөліктері арасында температураның айырмашылығы қажет. Ол негізгі сұйықтықты араластыратын және магнит өрісінің пайда болуына ықпал ететін айналмалы токтар жасау үшін жеткілікті үлкен болуы керек. Бірақ Марстың ядросы соншалықты тез суыды, бұл конвекциялық токтар өшіп қалды.

Ханның талдауы сонымен қатар Марстың қатаң және суық мантия деп аталатын қалың литосфераға ие екендігін көрсетеді. Бұл Қызыл планетада Жердегі қуатты вулкандық әрекетті тудыратын тектоникалық плиталар жоқ деген сұраққа жауап беруі мүмкін. «Егер өте қалың литосфера болса, онда жер бетінде қандай да бір тектоникалық плиталар жасау үшін оны бұзу өте қиын», - деп түсіндіреді Хан. «Олар Марста ерте болған шығар, бірақ қазір олар сөзсіз жабылды».

Insight Марстың ішкі тербелістерін «тыңдайды», ал Табандылық оның шаңды бетінде домалап, тау жыныстарынан ежелгі өмірдің белгілерін іздейді, беткі қабаттың үлгілері жиналатын жерлерді анықтайды және Джезеро геологиялық тарихын зерттейді. NASA бас ғылыми қызметкерінің орынбасары Томас Зурбучен сәрсенбіде Қызыл планетада ровердің алғашқы табыстары туралы баспасөз конференциясында: «Барлау - бұл жүгіру емес, бұл марафон», - деді. «Табандылық - алдағы жылдары робот пен адамның күш -жігерін біріктіретін Марсты зерттеуге ұзақ және мұқият жоспарланған сапардың бір қадамы».

Баспасөз конференциясында ғалымдар саяхат кезінде табандылықтың не істейтіні туралы айтты. НАСА -ның реактивті қозғалыс зертханасының қызметкері Вивиан Сан: «Қай бағытқа барғымыз келетінін және біздің кестеге қалай сәйкес келетінімізді анықтау қиын», - деді. Оның айтуынша, ғалымдар алғашқы тау жыныстарының үлгілерін жинау үшін қону алаңынан оңтүстікке қарай бір шақырым жерде табандылық жіберуге шешім қабылдады. Жиналған үлгілер ровердің корпусында сақталады, содан кейін оларды кері ұшу кезінде Жерге ауыстыру үшін планетаның бетіне қояды.

Табандылық екі метрлік роботтық қолмен жабдықталған, оның ішінде жаңа қондырғылар бар, оның ішінде Марстың атмосферасынан оттегіні алу мүмкіндігін тексеру үшін MOXIE технологиялық демонстраторы бар. Ол қазірдің өзінде атмосфералық көмірқышқыл газының аз мөлшерін оттегіне айналдыру қабілетін көрсетті. Сондай-ақ, қазіргі климатты бағалауға арналған сенсорлар мен ровер айналасындағыларды түсіру үшін жоғары ажыратымдылықтағы камералар бар. «Бізді шаң шайтан азаптайды», - деді Caltech геохимигі Кен Фарли. Бұл шын мәнінде шайтанның жел екпіні, ол айтқандай, жерге ұқсайды.

Фотосуреттердегі кейбір тастар көлдің шөгінділеріне ұқсайды. Бұл өткен өмірдің іздерін тасқа айналған биологиялық белгілер түрінде іздеу керек екенін көрсетеді. Ғалымдар сонымен қатар кратердегі жыныстардың шөгінді немесе вулкандық екенін білгісі келеді. Егер бұл жанартау шығарындыларының қалдықтары болса, онда радиометрияны қолдана отырып, олардың жасын анықтауға болады. Бұл табандылықпен жиналған материалдардың геологиялық тарихын жақсы түсінуге мүмкіндік береді. Фарлидің айтуынша, қазіргі кездегі ең таңғажайып жаңалық - су тасқыны мен су деңгейінің өзгеруі. Бұл кратердің кептіру мен сұйық күйінде сумен толтырудың бірнеше сатысынан өткенін көрсетеді.

Жасанды интеллектке негізделген жаңа бағдарламалық жасақтамамен қаруланған, табандылық сонымен қатар роверлердің планетаның бетінде тәуелсіз қозғалу рекордын жаңартты, бұл автономды қозғалыстың екінші күнінде болды. «Автономды қозғалыс бүгінде адам басқаратын қозғалыс сияқты жылдам»,-деді реактивті қозғалтқыш зертханасының робототехника инженері Оливье Тупет. Адам роверді күніне 30 метрге жылжыту арқылы қашықтықтан басқара алады. Ол мұқият калибрленген маневрларды орындайды, кедергілерді болдырмайды, ал жасанды интеллект құрылғының жылдамдығын арттыруға мүмкіндік береді. Бағдарламалық қамтамасыз ету автокөлік жүретін бетінің үш өлшемді картасын жасайды, бұл оның бағытын нақты уақыт режимінде оңтайландыруға және жаңартуға мүмкіндік береді. Тупенің айтуынша, Марста автономды түрде өтетін максималды қашықтық шамамен 107 метр. Ғалымдар табандылық алдағы бірнеше аптада бұл көрсеткішті төрт есе арттырады деп күтеді.

Оңтүстіктегі қанатты аяқтағаннан кейін, табандылық солтүстік батысқа қарай ежелгі өзеннің атырауына қарай бет алады, ол өз суларын Джезеро кратеріне апарған. Содан кейін ол жергілікті марс жыныстарының химиялық -минералогиялық құрамын, сондай -ақ олардың пішіні мен құрылымын анықтау үшін борттағы құралдарды толық пайдалана бастайды. Бұл ақпарат ғалымдарға осы бассейннің ежелгі ағыны туралы көбірек білуге көмектеседі.

Ал бірнеше мың шақырым қашықтықта орналасқан «Insight» жер асты дүмпулерін тіркеуді жалғастырады және ғалымдар сейсмологияны қолдана отырып сипаттаған осы жартасты ғаламшардың ішкі құрылымын ашады. Коттар: «Бұл адамзат үшін өте жас зерттеу саласы», - дейді. «Біз жұлдыздарға аяғымызға қарағанда ұзақ қараймыз».

Ұсынылған: