6 Minutės
Marsas: paslėptieji ledynai – naujas visuotinis vaizdas
Po Marsą dulkėtais šlaitais slypi ledynai, primenantys užšalusį medų, tačiau nauji tyrimai rodo, jog jie yra daug švaresni nei manyta anksčiau. Šaltinis: Shutterstock
Dešimtmečiais planetų mokslininkai diskutavo apie lobinius, dulkėtomis plėvelėmis uždengtus srautus, kurie matomi Marsą dengiančių kalnų šlaituose ir kraterių viduje. Šios formacijos atrodo kaip klampūs srautai, užšalę vietoje, ir dar visai neseniai daugelis tyrėjų manė, jog jos yra daugiausia uolienų, turinčios tik nedidelį ledo kiekį. Nauja, standartizuota radaro duomenų analizė pateikia kitokį vaizdą: šiukšlių dengti ledynai įvairiose Marsu vietovėse turi daugiau nei 80 procentų vandens ledo tūrio požeminėje dalyje. Toks didelis grynumas pasirodo nuoseklus plačiai išsibarsčiusiose vietovėse, kas rodo bendrus susidarymo ir išsaugojimo procesus planetos mastu.
Tyrimui, paskelbtam žurnale Icarus, vadovavo Yuval Steinberg (naujas absolventas, Veizmano mokslo institutas) kartu su bendraautoriais Oded Aharonson ir Isaac Smith (vyresni mokslininkai Planetų mokslo institute, susiję su Veizmano institutu ir Yorko universitetu). Peržiūrėdami kelias vietas taikydami tą pačią metodiką, tyrėjų komanda sumažino ankstesnes neatitikimų priežastis ir sukūrė nuoseklų, planetinį ledynų grynumo įvertinimą.
Metodai ir duomenys: radaras, dielektrinės savybės ir SHARAD
Nuotolinis stebėjimas Marse negali tiesiogiai atskleisti požeminės sudėties vien iš paviršiaus vaizdo. Dulkės ir uolienų plėvelės maskuoja po jomis esančią ledą. Norėdami kiekybiškai nustatyti ledo kiekį, tyrėjai taikė vienodą požiūrį, sujungdami du radaro pagrindu nustatomus medžiagų parametrus: dielektrinį konstanta ir nuostolio tangentinę reikšmę. Dielektrinė konstanta lemia, kaip greitai radaro bangos sklinda per medžiagą; nuostolio tangentinė reikšmė parodo, kiek radaro energijos sugeriama ir paverčiama šiluma. Kartu šie parametrai leidžia invertavimo modeliams įvertinti ledo ir uolienos santykį net ir tada, kai ledas yra padengtas plona nuolaužų danga.
Pagrindinis radaro instrumentas daugumai analizės buvo SHARAD (SHAllow RADar) ant NASA Mars Reconnaissance Orbiter. SHARAD siunčia mikrobangas į požeminę dalį ir matuoja atspindžius nuo ribų tarp medžiagų, turinčių skirtingas elektrines savybes. Steinbergas ir kolegos identifikavo penkias šiukšlių dengtas ledynų vietas abiejuose pusrutuliuose, kur SHARAD grąžinti duomenys leido nuosekliai išmatuoti dielektrines ir slopinimo savybes. Dviem iš tų vietų buvo atlikta tik dalinė analizė anksčiau, o viena vieta nebuvo analizuota išvis, todėl vienodos technikos taikymas visoms penkioms leidžia tiesiogiai lyginti rezultatus.
Tvarkingai traktavę dielektrinius ir nuostolio matavimus, tyrėjai rado stebėtinai panašius ledo ir uolienos santykius visuose taškuose. Net ledynai, esantys skirtinguose pusrutuliuose ir reikšmingai nutolę vieni nuo kitų, rodė mažiausius ledo kiekio frakcijos rodiklius, viršijančius maždaug 80 procentų. Tų rezultatų vienodumas leidžia manyti arba apie vieną planetinę ledynėjimo fazę, arba apie kelis ledėjimus, kurie vyko pagal panašias klimato ir nuosėdų sąlygas.
Pasekmės Marsui: klimatas, vandens atsargos ir tyrinėjimai
Atraskimas, kad daug Martos ledynų yra išskirtinai ledingi, keičia mokslininkų skaičiavimus apie planetos artimojo paviršiaus vandens inventorių. Jei šiukšlių dengti ledynai Marse yra itin gryni, prieinamų vandens atsargų apimtis yra didesnė nei numatė ankstesni modeliai, kurie rėmėsi didesnėmis uolienų dalimis. Tai turi dvi pagrindines implikacijas:
- Planetos klimato istorija: gryni ledo sluoksniai, išsaugoti po plona nuolaužų danga, rodo šaltas sąlygas, palankias ledo kaupimui ir ilgalaikiam stabilumui. Vienodumas tarp regionų padeda riboti praeities atmosferos ir orbitos parametrus, kurie lėmė ledynėjimą, ir taip pagerina Marsui būdingų paleoklimato bei obliquitetės (ašies pasvirimo) valdomų ledo pernašymo modelių tikslumą.
- In-situ resursų naudojimas (ISRU): būsimoms pilotuojamoms misijoms vietinis vandens išgavimas yra gyvybiškai svarbus. Aukštos grynumo ledas reikalauja mažiau apdorojimo, kad gauti naudojamą vandenį, deguonį ir raketinių degalų pirmtakius. Žinojimas apie apytikrį grynumą ir pasiskirstymą padeda misijų planuotojams prioritetą skirti nusileidimo vietoms ir projektuoti ekstrakcijos sistemas, kurios būtų efektyvios masės ir energijos požiūriu.
Autoriai pabrėžia analizės standartizavimo svarbą, kad būtų galima palyginti skirtingus duomenų rinkinius. Kaip žurnale pažymėjo Isaac Smith, ankstesniuose tyrimuose naudotos įvairios technikos trukdė tarpvietinę sintezę. Priėmus vieningą radaro pagrindu veikiančią metodiką, naujasis darbas suteikia atspirties tašką būsimiems tyrimams ir kandidatinių vietų atrankai detalesniems orbitiniams ar vietos įvertinimams.
Ekspertų įžvalga
Dr. Lila Moreno, planetų geofizikė (fiktyvi, bet reprezentatyvi), komentavo: Rezultatas, kad šiukšlių dengti ledynai viršija 80 procentų ledo keliose vietose, yra reikšmingas žingsnis į priekį. Jis sumažina neapibrėžtumą dėl Marsą supančio artimo paviršiaus vandens ir atveria praktinius keliuose ISRU sprendimus žmonių misijoms. Vienodumas tarp pusrutulių taip pat supaprastina klimato rekonstrukcijas, nes tai rodo pasikartojančius procesus, o ne izoliuotus, unikalius reiškinius.
Ji pridūrė, kad dielektrinės konstantos ir nuostolio tangentinės reikšmės derinys yra patikimas požeminės charakterizacijos parametrų pora, tačiau pabrėžė papildomų stebėjimų vertę: aukštos skiriamosios gebos vaizdai, šiluminės inercijos žemėlapiai ir, kai įmanoma, seklūs radaro įrašai iš nusileidėjų ar būsimų orbitų palydovų, siekiant patikslinti sluoksnių storį ir grynumo įverčius.
Kiti žingsniai ir ateities perspektyvos
Tyrimų komanda planuoja išplėsti apžvalgą, surasdama papildomų šiukšlių dengiamų ledynų, kurie patenka į SHARAD jautrumo diapazoną, ir taikydama tą pačią standartizuotą metodiką. Ateities darbai galėtų integruoti duomenis iš kitų instrumentų (pvz., MRO HiRISE ir CTX vaizdų, THEMIS šiluminės informacijos) ir įtraukti skaitinius ledo srautų bei sublimacijos modelius, kad būtų geriau apriboti ledynų amžius, storis ir dinamika.
Technologijų srityje pažangūs radarų siųstuvai būsimuose palydovuose, turintys didesnę vertikalią skiriamąją gebą ir žemesnį triukšmo lygį, galėtų atkartoti plonesnes nuolaužų dangas ir aptikti mažesnius telkinius. Nusileidėjas ar roveryje įrengti žemės radarai, grąžtai ar šiluminiai zondai galėtų patvirtinti orbitinius išvados ir tiesiogiai įvertinti vandens išgavimą bei jo techninį įgyvendinamumą.
Išvados
Koordinuota SHARAD radaro duomenų peranalizė rodo, kad šiukšlių dengti ledynai Marse yra kur kas ledingesni nei nurodė ankstesni, tik atskiroms vietoms skirti tyrimai. Su minimaliais ledo kiekiais, viršijančiais maždaug 80 procentų keliuose geografiškai įvairiuose taškuose, šios sankaupos sudaro netikėtai didelį ir gryną artimo paviršiaus vandens rezervuarą. Šie rezultatai tikslina Marsui būdingų klimato istorijos modelius, pagerina planetos vandens biudžeto įverčius ir turi praktinę reikšmę būsimiems žmonių tyrinėjimams bei in-situ resursų naudojimui. Tolimesni radaro tyrimai, papildomos stebėsenos ir tikslinės vietos misijos bus esminės norint žemėlapiuoti ir detaliau charakterizuoti šias ledingas struktūras Raudonojoje planetoje.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai