Curiosity 2013: озеро, геология, радиация

С июня марсоход Curiosity в дороге, не останавливается нигде дольше чем на пару недель, не проводит серьезных исследований, только ползет и ползет к горе Шарпа, медленно, но верно. Однако, в последнем участке полномасштабного исследования Yellowknifle Bay он прихватил с собой запас добытого грунта из скважины Cumberland, и периодически проводил анализы уже в дороге.

NASA провело пресс-конференцию где рассказало о последних научных результатах миссии. Рассказали про глину, потенциальную органику, геологическую датировку и радиацию на поверхности Марса.

Прежде чем начать обзор, необходимо немного разобраться в стратиграфии Yellowknifle Bay. Напомню: стратиграфия — это наука о слоях. Поверхность, что Земли, что Марса, напоминает слоеный пирог. Самый нижний, основной слой, из которого возникли все последующие, в геологии называется кристаллический фундамент. Выше, на фундамент откладываются слои, которые возникли под действием различных воздействий: падений астероидов и метеоритов, размывания водой, выветривания, ледниковой эрозии, на Земле еще добавляются слои сформированные в результате деятельности организмов, от строматолитов и известняков до культурного слоя оставленного человеком. 

Нас интересуют всего несколько метров поверхностных слоев, поскольку их может изучить Curiosity. К удивлению геологов NASA, даже эти несколько метров оказались настолько разнообразны, как никто не ожидал. 

В низине Yellowknifle Bay геологи выделили три основных слоя: самый глубокий и интересный — глинистый Sheepbed;

(Обратите внимание: он рыжий только из-за покрывающей пыли, так его цвет бледно серо-голубой.)

чуть выше — «порог» плотного песчаника Gillespie Lake;

и еще выше темные породы названные Glenelg:

(Конкретно этот утес назвали Point Lake)

В Sheepbed Curiosity пробурил две скважины John Klein и Cumberland. В обеих найдены глинистые частицы, но Cumberland показал еще повышенное содержание воды. Прихватив с собой несколько порций глины Cumberland, марсоход отправился в дорогу, а геологи засели за долгое изучение полученных данных.

Анализ проведенный прибором SAM показал наличие в грунте воды, кислорода, углекислого газа, оксида серы, оксида азота, сероводорода, хлороводорода. SAM изучает только газы, которые выделяются из грунта при нагревании в микроволновке или помещении грунта в жидкий растворитель. Большое содержание углерода может указывать на наличие углеводородных соединений, т.е. органики, однако ученые подчеркивают, что не могут ручаться в ее марсианском происхождении — возможно это следы растворителя. Кроме того, органические соединения небиологического происхождения находили в метеоритах, поэтому органика на Марсе еще не означает жизнь, даже прошлую.

(Обратите внимание, что некоторые показатели были увеличены, чтобы подогнать графики под один размер).

Часто оптимисты, которые никак не хотят расстаться с надеждой найти марсиан, хотя бы мертвых и микробиологических, используют аргумент: «На поверхности всю органику уничтожила радиация, надо бурить на несколько метров и искать там».

Надо думать, что в NASA работают не глупые люди, поэтому они подумали об этом, прежде чем отправлять на Марс аппарат с 7-сантиметровым сверлом. Проведенные предварительные исследования и моделирование условий дали вот такой интересный график:

Из него становится ясно, что на 5-сантиметровой глубине за 1 млрд. лет радиация уничтожит все сложные органические соединения вроде белков. Однако, более примитивные соединения, с атомной массой менее 100 аем смогут продержаться дольше — вплоть до полутора миллиардов лет. А в число таких соединений входят некоторые аминокислоты, спирты и другие простые органические соединения.

Впрочем, такие тонкости даже не пригодились, когда ученые установили примерную дату появления слоев Sheepbed на поверхности. Оказалось, что низина Yellowknifle Bay — результат ветровой эрозии. Этот участок разрушался миллионы лет и Cumberland появился на нынешней поверхности «всего» около 80 млн. лет назад. Для геологической истории это не такой уж большой срок, а уж для такой спокойной планеты как Марс — тем более.

Получается, что сначала слой Sheepbed сформировался несколько миллиардов лет назад, потом его закрыло новыми слоями, а потом, под воздействием изменившихся условий, ветер начал разрушение верхних уровней, постепенно добираясь до глубокой глины:

Это исследование позволило скорректировать будущие планы, и наметило новые цели на пути марсохода. Ранее ученые не предполагали буровых работ вплоть до приближения к горе Шарпа, сейчас же они указали на новую цель с названием KMS-9. 

Они решили, что самая молодая поверхность, в которой имеет смысл искать органику скрывается под «порогами», поэтому разглядели подходящий участок всего в 600 метрах впереди:

Этот путь Curiosity проделает примерно за пару месяцев.

Возможно, данные изменения планов связаны с тем, что в NASA обеспокоены состоянием колес Curiosity, которые оказались слишком слабы против острых камней кратера Гейла. Сейчас на протекторе передних четырех колес виднеется несколько пробоин и некоторые весьма внушительны:

Впрочем, пока повреждения видны только на тонких листах, толщина которых 0,8 мм, каркас же намного толще и пока нигде даже не треснул. Поэтому за здоровье ровера не стоит сильно переживать — по твердой поверхности он проедет и на сетчатом корде, а в пески он и так не собирался. Тем более NASA постоянно тем и занимается, что меняет планы, поэтому не стоит нагнетать.

Продолжим о радиации. Ранее, до высадки Curiosity, у ученых были весьма относительные данные, полученные со спутников. MSL же несет на борту радиационный телескоп RAD, который скрупулезно фиксирует все, что на него сыплется из космоса. Как оказалось сыплется не так уж и мало, но и не так и много, как ранее считалось:

Кажется, что условия на поверхности лишь примерно в два раза лучше чем в космосе, но не стоит забывать, что космические замеры Curiosity производил когда находился внутри капсулы, а на самом Марсе он практически «без шапки». Конечно, несколько миллиметров алюминия, из которого будут первые дома марсианских поселенцев, не составят серьезного препятствия космическим лучам, но частицы уже затормозит атмосфера, поэтому защитные качества жилища возрастут. Но все равно, если будущие посадочные модули будут двухэтажными, лучше спальни оборудовать на первом этаже.

Любопытно, что марсоход практически не фиксирует воздействие солнечной радиации, т.е. планету защищает даже тонюсенькая атмосфера. Зато от межзвёздных космических лучей её защита слабее, но всё же есть и обратно пропорциональна её толщине. Что ещё забавнее — во время солнечных вспышек интенсивность космических лучей падает, т.е. солнечная радиация вытесняет «вражеских конкурентов» и прикрывает планету от излучения. График построенный за первые триста солов на планете показывает интересные закономерности:

Перепады интенсивности радиационного воздействия возникают из-за колебаний атмосферного давления. Днем поверхность и атмосфера нагревается и устремляется вверх и в стороны, перемещаясь на менее теплые участки, т.е. на ночную сторону. Получается, что дневная атмосфера более объемная, но менее плотная и легче пропускает космические частицы. Ночная холодная атмосфера оказывается тоньше, но плотнее, и, тем самым, лучше защищает от радиации. Выходит, что самое «защищенное» время на поверхности Марса — это около 8 утра, а самое «радиоактивное» — вечер после 16:00:

Как видно из этого графика, немаловажное значение играет и время года. Правда все эти колебания радиационного воздействия в пределах 10%, так, что от свинцового нижнего белья лучше не отказываться.

На сотый сол марсоход накрыла легкая пылевая буря, и мне было интересно посмотреть как же повлияет на радиацию висящая в атмосфере пыль, и точно: на несколько солов наблюдается снижение интенсивности космической бомбардировки. Так, что будущим колонистам стоит запомнить: гулять можно утром и в бурю. Но лучше, еще на Земле подумать о том, как пополнить атмосферу Марса.

Вернемся к результатам исследования образцов Cumberland.
Полученные данные, еще во время предварительного исследования позволили говорить о том, что название Yellowknifle Bay было пророческим, и марсоход реально оказался на дне залива, хоть и пересохшего. Состав грунта соответствует донным отложениям пресноводного озера: 

Более того, все условия указывают на то, что озеро было полностью приспособлено для обитания хемолитотрофных микрорганизмов, т.е. таких, которые извлекают энергию из минеральных соединений, а не солнечного света или поглощения себе подобных.

Конечно, за эту идею тут же ухватилось большинство СМИ, а некоторые прямо заявили, что микробы там точно жили. Хотя, по факту, ученые лишь подтвердили то, что рассказали еще весной.

К сожалению, другое событие, которое имеет большое значение для науки и дальнейшего изучения всей Солнечной системы, прошло практически незамеченным. Curiosity впервые, для межпланетных миссий, произвел геологическую датировку радиоизотопным калий-аргоновым методом! 
Полученное значение дало возраст озера Cumberland в 4,2 +-0,4 млрд. лет. Предварительная датировка кратера, которая производилась на основе анализа интенсивности метеоритной бомбардировки поверхности, показывала значение в 3,6-4,1 млрд лет:

Характер химического состава грунта Cumberland указывает, что эти частицы были принесены потоком воды с вала кратера Гейла и отложены в стоячей озерной воде.

Хотя радиоизотопный метод немного удревнил возраст кратера, в целом значение оказалось довольно точным. Стоит пояснить, что ранняя цифра в 3,6 млрд. лет взялась не с потолка, а исходя из оценки предполагаемой в то время Поздней тяжелой бомбардировки. Бомбардировка же была датирована благодаря геологическим образцам привезенным с Луны. Т.е. — следите за руками — Curiosity, изучив грунт с Марса, подтвердил реальность высадки на Луне. Ну, и помимо этого, он подтвердил верность текущей теории эволюции Солнечной системы и современных методов датировки планет и спутников.

За время своего путешествия к горе Curiosity увидел много новых пород, которые смогут рассказать еще больше о прошлом Марса, я с нетерпением жду какой-нибудь крупной конференции, где опубликуют результаты этих путевых наблюдений. И ведь всё это лишь разогрев. Самое вкусное — впереди:

1920x1200 Vk