|
Оцениваем вероятность наличия воды на Марсе
|
|
|
|
Мы знаем, что на Марсе есть водяной лед в полярных регионах, но астронавты (и их оборудование, работающее на солнечной энергии!) предпочли бы обнаружить жизнь ближе к экватору Марса. Поскольку НАСА готовится к высадке людей на красную планету, Институт планетологии (PSI) составляет карты мест, где вода должна и не должна быть обнаружена, и использует статистические данные для количественной оценки вероятности её наличия. Две новые статьи, подготовленные Ханной Сайзмор и Сэмюэлем Курвилем из PSI, освещают новые глобальные карты подповерхностного водяного льда и определяют миссии и инструменты, необходимые для повышения точности этих карт.
|
|
|
|
Сегодня водяной лед не может существовать на большей части поверхности Марса в течение длительных периодов времени. Чрезвычайно низкая плотность воздуха приводит к сублимации льда — переходу из твердого состояния в газообразное. В таких миссиях, как посадочный модуль НАСА «Феникс», использовались ковши для обнаружения погребенного льда и камеры для наблюдения за его сублимацией. «Феникс» совершил посадку в высокоширотном регионе, где лед был обнаружен в нескольких сантиметрах от поверхности. Астронавтам, находящимся ближе к средним широтам, вероятно, придется копать глубже, чтобы найти лед. Составление карты мест расположения воды — необходимый первый шаг в подготовке к пилотируемому исследованию Марса.
|
|
|
|
«Водяной лед, извлеченный из-под поверхности, можно превратить в гидразин, — говорит Сайзмор. — Его можно использовать в качестве ракетного топлива для возвращения на Землю. Производство топлива из марсианского льда — это одна из форм использования ресурсов на месте (ISRU), и это может значительно снизить массу и стоимость пилотируемой миссии».
|
|
|
|
|
|
|
Сайзмор и Курвиль являются членами возглавляемой PSI группы по картированию подповерхностного водного льда Марса (SWIM), которая использует данные теплового эмиссионного спектрометра (TES) космического аппарата Mars Global Surveyor НАСА и марсианского климатического зонда (MCS) Mars Reconnaissance Orbiter для обнаружения водяного льда в пределах примерно метра (3 футов) от поверхности.
|
|
|
|
Оба прибора получили тепловые карты красной планеты, которые позволяют исследователям изучать, как поверхность и атмосфера Марса реагируют на изменения солнечного света от дня к ночи и в течение сезонов. Изучение скорости охлаждения и нагревания на поверхности может показать, что находится под ней. Например, области, состоящие из сухого песка поверх льда или корки песка поверх пыли, будут изменять температуру иначе, чем область, состоящая только из песка (или только из пыли, камней или льда), в течение марсианских суток и в течение года.
|
|
|
|
Это не первый случай, когда исследователи разрабатывают подобные карты. В новой статье Сайзмора, опубликованной в журнале The Planetary Science Journal (PSJ), карты команды SWIM сравниваются с двумя другими передовыми картами, которые использовали разные методы обработки данных миссии.
|
|
|
|
«Определение глубины залегания льда на поверхности Земли на основе измерений температуры, полученных с орбиты, — сложный процесс», — говорит Сайзмор. «Различия в тепловых приборах (TES против MCS), различия в численных моделях и изменяющиеся условия в атмосфере (например, запыленность) — всё это может влиять на результаты. Поэтому, если мы используем только один прибор и одну модель, возникает большая неопределенность. Если мы создадим несколько карт с разными данными, предположениями и моделями, мы сможем объединить карты и быть гораздо увереннее в том, где есть лед, а где нет — особенно на границах ледяных регионов».
|
|
|
|
В целом, сравниваемые карты показывают хорошее совпадение, а места, где обнаруживаются различия, — это места, где необходимы новые данные для лучшего понимания происходящего. Это идеальные места для отправки будущих роботов, но, возможно, не подходящие места для первоначальной отправки людей. Сайзмор и Курвиль уменьшают неопределенность в отношении того, где находится лед на Марсе, но уверенность необходима при отправке людей в опасные условия.
|
|
|
|
Во второй статье в PSJ, написанной Курвилем, теория вероятности и статистика используются для повышения уровня достоверности карт водного льда. «В то время как предыдущие подходы SWIM оценивали, соответствуют ли текущие орбитальные данные наличию льда, в этой новой статье формально количественно определяется, насколько мы уверены в том, что лед действительно там есть», — говорит Курвиль.
|
|
|
|
«Этот подход является новым, потому что он добавляет формальный расчет вероятности обнаружения льда в данном месте к неформальной карте «уверенности» в наличии льда», — объясняет Сайзмор. «Значения уверенности в наличии льда говорят нам, например, что один метод картирования обнаружил лед здесь, а два — нет. Статистический подход позволяет нам сказать: «У нас есть 64% шанс найти лед, если мы отправимся в это место».
|
|
|
|
Данные, использованные в этой работе, исследуют только первый метр материала на поверхности Марса. Современные радиолокационные технологии позволяют картировать лед на глубинах более 5 м (16 футов). Для расширения этой работы на неизвестные средние глубины и повышения достоверности результатов потребуются новые приборы. В частности, высокочастотный радар, способный обнаруживать лед на глубине 1–5 м (3–16 футов), мог бы значительно повысить достоверность этих результатов. До тех пор это может быть лучшая из имеющихся у нас карт водных объектов, со всеми ее неопределенностями.
|
|
|
|
Источник
|
