|
Первоначальная ориентация горных пород Марса
|
|
|
|
Двигаясь по дну древнего озера на Марсе, марсоход НАСА "Персеверенсив" собирает единственную в своем роде коллекцию горных пород. Исследователь размером с автомобиль методично бурит поверхность Красной планеты и извлекает керны коренных пород, которые он хранит в прочных титановых трубках. Ученые надеются однажды вернуть трубки на Землю и проанализировать их содержимое на наличие следов внедренной микробной жизни. С тех пор как марсоход приземлился на поверхность Марса в 2021 году, он заполнил 20 из своих 43 труб кернами коренных пород. Теперь геологи Массачусетского технологического института дистанционно определили важнейшее свойство горных пород, собранных на сегодняшний день, которое поможет ученым ответить на ключевые вопросы о прошлом планеты. В исследовании, опубликованном сегодня (4 марта) в журнале Earth and Space Science, команда Массачусетского технологического института сообщает, что они определили первоначальную ориентацию большинства образцов коренных пород, собранных марсоходом на сегодняшний день. Используя собственные инженерные данные марсохода, такие как расположение аппарата и его бура, ученые смогли оценить ориентацию каждого образца коренной породы до того, как он был пробурен из марсианского грунта.
|
|
|
|
Полученные результаты представляют собой первый случай, когда ученые сориентировали образцы коренных пород на другой планете. Метод команды может быть применен к будущим образцам, которые марсоход соберет по мере расширения своих исследований за пределами древнего бассейна. Сопоставление ориентации множества горных пород в различных местах может затем дать ученым ключ к пониманию условий на Марсе, в которых эти породы первоначально сформировались. "Существует так много научных вопросов, которые зависят от возможности знать ориентацию образцов, которые мы привозим с Марса", - говорит автор исследования Элиас Мансбах, аспирант кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института. "Ориентация горных пород может рассказать вам кое-что о любом магнитном поле, которое могло существовать на планете", - добавляет Бенджамин Вайс, профессор планетарных наук Массачусетского технологического института. "Вы также можете изучить, как вода и лава текли по планете, направление древнего ветра и тектонические процессы, например, что поднималось, а что опускалось. Так что это мечта - иметь возможность ориентировать коренные породы на другой планете, потому что это откроет так много возможностей для научных исследований".
|
|
|
Соавторами Вайса и Мансбаха являются Таня Босак и Дженнифер Фентресс из Массачусетского технологического института, а также сотрудники нескольких институтов, включая Лабораторию реактивного движения Калифорнийского технологического института. Марсоход Perseverance, получивший прозвище "Перси", исследует дно кратера Езеро, большого ударного кратера, покрытого слоями магматических пород, которые, возможно, отложились в результате прошлых извержений вулканов, а также осадочных пород, которые, вероятно, образовались из давно высохших рек, впадавших в бассейн. "Когда-то Марс был теплым и влажным, и есть вероятность, что когда-то там была жизнь", - говорит Вайс. "Сейчас на нем холодно и сухо, и, должно быть, на планете произошло что-то серьезное". Многие ученые, включая Вайса, подозревают, что Марс, как и Земля, когда-то обладал магнитным полем, которое защищало планету от солнечного ветра. Условия тогда, возможно, были благоприятными для воды и жизни, по крайней мере, какое-то время. "Как только это магнитное поле исчезло, солнечный ветер — эта плазма, которая испаряется от солнца и движется быстрее скорости звука, — просто врезался в атмосферу Марса и, возможно, удалил ее за миллиарды лет", - говорит Вайс. "Мы хотим знать, что произошло и почему".
|
|
|
|
Горные породы под поверхностью Марса, вероятно, хранят информацию о древнем магнитном поле планеты. Когда горные породы впервые формируются на поверхности планеты, направление их магнитных минералов задается окружающим магнитным полем. Таким образом, ориентация горных пород может помочь проследить направление и интенсивность магнитного поля планеты и то, как оно менялось с течением времени. Поскольку марсоход Perseverance собирал образцы коренных пород, а также поверхностного грунта и воздуха в рамках своей исследовательской миссии, Вайс, который является членом научной команды марсохода, и Мансбах искали способы определить первоначальную ориентацию образцов коренных пород марсохода в качестве первого шага к реконструкции Марса- магнитная история. "Это была потрясающая возможность, но изначально для миссии не требовалось ориентировать бедрок", - отмечает Мансбах. В течение нескольких месяцев Мансбах и Вайс встречались с инженерами НАСА, чтобы выработать план того, как оценить первоначальную ориентацию каждого образца коренной породы до того, как он будет пробурен из земли. Задача была немного похожа на предсказание того, в каком направлении направлен маленький кружочек листового кекса, прежде чем поворачивать круглую формочку для печенья, чтобы вытащить кусочек.
|
|
|
|
Аналогично, для отбора проб коренных пород компания Perseverance вкручивает трубчатое сверло в грунт под перпендикулярным углом, а затем извлекает его обратно вместе с любой породой, в которую оно проникает. Чтобы оценить ориентацию породы до того, как она была пробурена из земли, команда поняла, что им необходимо измерить три угла: угол наклона, азимут и крен, которые аналогичны тангажу, рысканию и крену лодки. Угол наклона - это, по сути, наклон образца, в то время как азимут - это абсолютное направление, в котором направлен образец относительно истинного севера. Крен относится к тому, насколько образец должен повернуться, прежде чем вернуться в исходное положение. В разговоре с инженерами НАСА геологи Массачусетского технологического института обнаружили, что три требуемых ими угла были связаны с измерениями, которые марсоход проводит самостоятельно в ходе своей обычной работы. Они поняли, что для оценки высоты и азимута образца они могли бы использовать измерения ориентации бура марсоходом, поскольку они могли бы предположить, что наклон бура параллелен любому образцу, который он извлекает. Чтобы оценить наклон образца, команда воспользовалась одной из бортовых камер марсохода, которая делает снимок поверхности, с которой бур собирается брать пробы.
|
|
|
|
Они рассудили, что могут использовать любые отличительные признаки на изображении поверхности, чтобы определить, насколько сильно образец должен будет повернуться, чтобы вернуться к своей первоначальной ориентации. В тех случаях, когда поверхность не имела отличительных черт, команда использовала встроенный лазер марсохода, чтобы сделать отметку в скале в форме буквы "L", прежде чем высверлить образец — движение, которое в то время в шутку называли первым граффити на другой планете. Объединив все данные о местоположении, ориентации и визуализации марсохода, команда оценила первоначальную ориентацию всех 20 образцов коренных пород Марса, собранных к настоящему времени, с точностью, сравнимой с ориентацией горных пород на Земле. "Мы знаем ориентацию с точностью до 2,7 градуса, что лучше, чем то, что мы можем сделать с камнями в Земле", - говорит Мансбах. "Сейчас мы работаем с инженерами над автоматизацией этого процесса ориентации, чтобы в будущем это можно было сделать с другими образцами". "Следующий этап будет самым захватывающим", - говорит Вайс. "Марсоход выйдет за пределы кратера, чтобы получить самые старые известные породы на Марсе, и это невероятная возможность сориентироваться в этих породах и, надеюсь, раскрыть многие из этих древних процессов".
|
|
|
|
Источник
|
