Гравиметрия с помощью марсохода Curiosity помогла понять происхождение горы Шарпа

Марсоход Curiosity сделал новое научное открытие. Инженеры из команды марсохода использовали навигационное оборудование аппарата для измерения незначительных вариаций поля тяготения планеты Марс. Этот эксперимент позволил понять, как образовалась гигантская гора Шарпа (Mount Sharp), чьё подножие уже не один год исследует Curiosity. Вероятно, эта отдельно стоящая гора образовалась в результате наноса песка и отложений ветрами.

Результаты исследования были опубликованы 31 января в журнале Science.

«Такие исследования с использованием гравиметрических измерений могут в будущем проводиться и на других планетах», — уверен ведущий автор научной работы Кевин Льюис (Kevin Lewis), доцент отдела изучения Земли и планет в университете имени Джонса Хопкинса в штате Мэрилэнд.

«Благодаря этому эксперименту мы получили данные о подповерхностном слое грунта, которые было бы трудно получить с помощью других приборов марсохода», — рассказывает Льюис.

Напомним, что марсоход Curiosity совершил посадку в кратере Гейла (Gale Crater), имеющем диаметр 154 км, в августе 2012 года. Основная задача миссии — определить, существовали ли в области посадки в прошлом условия для поддержания жизни. Результаты работы аппарата превзошли все ожидания учёных: оказалось, что в древности внутри кратера в течение, вероятно, сотен миллионов лет существовала обширная система озёр и водных потоков.

Кратер Гейла интересен не только этим. Необычна гора в его центре — она возносится на целых 5,5 км над его дном. Такие геологические причуды не характерны для земной геологии.

Учёных давно интересовало, как появилась такая странная формация как массив горы Шарп. Является ли она остатком осадочной структуры, которая некогда наполняла кратер Гейла и была «стёрта» эрозией (выветриванием)? Или же гора Шарпа появилась в результате аккумуляции песка и грунта, занесённых в кратер Гейла марсианскими ветрами?

Льюис с коллегами создали карту распределения напряжённости гравитационного поля в более чем 700 точках по маршруту Curiosity, пролегающему по дну кратера Гейла и достигающего подножия горы Шарпа. (Напряжённость гравитационного поля снижается с высотой, поскольку более высокая точка находится дальше от центра планеты).

Результаты гравиметрии позволили рассчитать плотность пород под колёсами марсохода — примерно 1680 кг на кубический метр. Это невысокий показатель, а, значит, эти породы довольно пористые.

«Этот грунт можно скорее описать как плотную почву, чем хорошо сцементированную породу», — объясняет Льюис.

Если эти отложения были некогда погребены под пятикилометровым слоем других отложений, они почти наверняка были бы плотнее. Таким образом, напрашивается вывод, что эта гора Шарп была преимущественно образована принесёнными ветром породами, а не является сточенным остатком заполнявших кратер материалов.

Впрочем, из данного исследования отнюдь не следует то, что на дне кратера Гейла в древности не могло быть озера, пригодного для жизни. Данные, собранные ранее приборами марсохода, позволили установить наличие в прошлом водоёма с высокой степенью вероятности. Однако отложения, вероятно, не поднимались до краёв кратера. Остаётся неясным, насколько высоко они доходили и где пролегает граница между отложениями озера и отложениями, нанесёнными ветром на склонах горы Шарпа.

Наблюдения с орбиты вокруг Марса показали наличие необычного, так называемого «несогласного» залегания пород на высоте около 800 метров выше сегодняшнего местонахождения Curiosity. Именно там может находиться упомянутая выше граница.

«Возможно, туда доберётся Curiosity, или же мы получим образцы того верхнего слоя, скатившиеся вниз по склону горы», — надеется Льюис.

Но вернёмся к гравиметрическим измерениям. На борту Curiosity нет специального гравиметрического оборудования. Так как же Льюис и его команда сделали свои измерения?

Они придумали необычный способ. У Curiosity есть два «инерциальных измерительных устройства марсохода» (RIMU). Каждое из них состоит из трёх акселерометров и трёх гироскопов, которые команда марсохода обычно использует для прокладки курса и определения пространственной ориентации аппарата. Однако Льюису пришла в голову оригинальная идея: откалибровать эти приборы так, чтобы они собирали информацию о гравитационных полях.

«Я давно думал об этом, — говорит он. — Я не ожидал достаточно высокой точности этих приборов для научных целей. Но я начал анализировать полученные с них данные, исключая из них некоторые усложняющие факторы, такие как температура и другие переменные. В результате я неожиданно получил достаточный для научных изысканий уровень точности».

По словам Льюиса, раньше такой «гравитационный маршрут» на поверхности другого небесного тела прокладывался лишь один раз — экипажем Apollo 17 на поверхности Луны в 1972 году.

Будущие марсоходы и самодвижущиеся аппараты на других планетах также смогут проводить подобные измерения, уверен Льюис. Однако метод, применённый его командой, не подходит для всех случаев. Так, например, исследователям не удалось извлечь данные гравиметрических измерений из инженерных данных, полученных на протяжении многих лет с марсоходов Spirit и Opportunity, так как методика сбора инженерных данных двумя более ранними марсоходами отличалась от методики Curiosity.

Источник: www.space.com