Dust in the wind: InSight очистился от пыли и зарегистрировал самое сильное и длительное марсотрясение

0
180

На тысячный день пребывания на Марсе, 18 сентября 2021 года, сейсмостанция InSight зафиксировала полуторачасовое марсотрясение магнитудой 4,2. За всё время работы станции это одно из самых сильных и продолжительных сейсмических событий — с энергией, в пять раз большей, чем у предыдущего рекорда, марсотрясения 2019 года. Перед этим инженерам удалось частично очистить солнечные панели станции от пыли и обеспечить её солнечной энергией, рассыпав над панелями на сильном марсианском ветру песок с поверхности планеты.

Первые попытки исследовать сейсмическую активность Марса начались ещё в 1975 году с программой «Викинг». Но за несколько лет работы аппаратов «Викинг-1» и «Викинг-2» получить удовлетворительные сейсмические данные так и не удалось. Очевидно, возможные сейсмические сигналы тонули в шумах от марсианского ветра. С этого времени единственными внеземными сейсмическими событиями, которые удалось изучить, были лунотрясения — их удавалось поймать при помощи сейсмографов станций «Аполлон». Планетологи предполагают, что Марс раньше обладал некоторым магнитным полем и на нём происходили тектонические процессы перемещения литосферных плит. В отличие от Земли, речь может идти только о двух крупных плитах, занимающих северное и южное полушария — на это указывает и выразительная разница их топографии и геологического возраста: преимущественно высокогорья на юге и более молодые низины на севере (как видно по топографической карте на рисунке вверху страницы; если вы его не видите, возможно, вы смотрите мобильный вариант статьи во встроенном браузере соцсети; попробуйте перейти на сайт и посмотреть полную версию). Например, каньон Долины Маринера на экваторе длиной четыре тысячи километров считается следом древнего марсианского разлома — он может быть частью границы, разделяющей две марсианские плиты.
Срединно-Атлантический хребет и возраст океанической коры (самые молодые породы показаны красным оттенком). С течением геологического времени планета охладилась, и движение плит практически остановилось. Однако в южном марсианском полушарии на крупных участках поверхности орбитальный аппарат Mars Global Surveyor ещё в 1999 году выявил полосовые магнитные аномалии. На Земле такие аномалии связывают с прошлой тектонической активностью. Вкратце — речь идёт о перемещении плит, на которое накладываются периодические инверсии магнитных полюсов Земли. При этом на дне океана в рифтовых зонах возникает новая океаническая кора, и её породы, остывая, приобретают остаточную намагниченность в соответствии с положением магнитных полюсов Земли в эту эпоху. Поскольку полюса меняются местами, в результате параллельно линиям рифтов (например, Срединно-Атлантическому хребту) возникают полосы пород с разным направлением намагниченности. Чередующиеся направлением намагниченности полосы на Марсе, в южном его полушарии, естественно увязать с аналогичными механизмами тектоники и инверсии магнитного поля. Подробнее о магнитосфере Земли и проблеме миграции и инверсии её магнитных полюсов можно прочитать в большой статье по ссылке.


Полосовые магнитные аномалии в коре Марса.

В 2018 году на Марс на нагорье Элизиум высадился посадочный модуль программы InSight, оснащённый сейсмографом под названием SEIS. Роботизированная рука станции длиной 2,4 метра поместила сейсмограф рядом с модулем и накрыла ветроизоляционным колпаком, который позволил уменьшить погодные помехи в сейсмоданных. 6 апреля 2019 года был зарегистрирован выразительный сейсмический сигнал, напоминающий подземные толчки, зафиксированные на Луне. С тех пор удалось обнаружить более пятисот таких событий с магнитудой не более четырёх.

О том, как именно InSight исследует сейсмоактивность Марса — см. статью «Марсианская сейсморазведка: InSight определяет глубинную структуру Марса».

Прочитав следующий материал этой серии, вы можете узнать кое-что о недавних (лето 2021 года) фундаментальных результатах исследования с помощью InSight внутренней структуры Марса, в частности, об определении размеров его ядра и толщины коры.

На тысячный сол (марсианские сутки, которые длятся примерно на 40 минут дольше земных) пребывания на Марсе аппарат InSight поймал одно из самых крупных и длительных марсотрясений за всё время работы. Его магнитуда оценивается в 4,2, а продолжалось событие около полутора часов. Это третье крупное марсотрясение, зафиксированное за последний месяц. 25 августа сейсмометр зарегистрировал два события с магнитудами 4,2 и 4,1. Предыдущий рекорд 2019 года — марсотрясение с магнитудой 3,7. Напомним, что безразмерная величина — магнитуда землетрясения (а также луно- и марсотрясения) — мера сейсмической энергии, выделяемой во время толчка, которая измеряется по логарифмической шкале: увеличение M на единицу соответствует увеличению энергии примерно в 30 раз. Поэтому энергия трёх этих зарегистрированных за месяц крупных марсотрясений (M = 4,1 и 4,2) почти в пять раз больше энергии марсотрясения 2019 года с M=3,7. Магнитуду часто путают с балльностью, но это разные единицы (например, катастрофическим на Земле будет землетрясение магнитудой 7—9, но распространённые шкалы интенсивности обычно 12-балльные).


Марсианский сейсмометр под защитным колпаком. NASA / JPL-Caltech.

Сейсмособытие 18 сентября ещё исследуют. Сейсмологи ищут источник толчков по направлению распространения сейсмических волн. Уже известно, что марсотрясение случилось намного дальше от всех мест, где InSight выявил почти все предыдущие события. Основную сейсмическую активность планеты, включая большинство зарегистрированных марсотрясений, связывают с одной из самых молодых марсианских структур — сетью тектонических разломов в районе Борозд Цербера (Cerberus Fossae). Она находится на расстоянии 1600 километров от марсианской станции. Одно из исключений — как раз крупное марсотрясение 25 августа с магнитудой 4,1; его эпицентр располагался намного ближе, всего за 925 километров от станции.

Мы могли бы уже не узнать про современную активность планеты, если бы инженеры InSight в начале года не приняли решение удалённо сыграть в пасочки — посыпать солнечную панель марсианским песком с помощью совка на роборуке. Изначально миссия InSight была рассчитана всего на два года, после чего последовало её продление на следующие два года. Но за время эксплуатации станции на её солнечных панелях накопилось большое количество марсианской пыли. Из-за этого поток солнечной энергии для приборов сократился до критической величины. Кроме того, орбита Марса сильно эллиптическая, и именно в эти месяцы он удалился от Солнца на максимальное расстояние (афелий). Чтобы сохранить запасы энергии для питания и обогрева жизненно важных узлов, пришлось отключить часть научного оборудования. Это было ожидаемо, и инженеры предполагали, что несколько месяцев робот проведёт в полуспящем состоянии.

Очистка солнечных панелей от пыли — витальная задача для нескольких марсианских аппаратов, использующих солнечную энергию. Для её решения предлагаются различные варианты. Например, инженеры InSight попробовали потрясти панель, включив на короткое время двигатели, которые использовались для разворачивания солнечных панелей сразу после посадки. Это не принесло существенного эффекта. Опыт марсоходов Spirit и Opportunity с солнечными панелями показал, что марсианские вихри и торнадо могут периодически сдувать пыль с панелей, но для InSight это почему-то не сработало. Можно отметить также абсурдные предложения от диванных экспертов, например — использовать для очистки станции вертолёт Ingenuity (видимо, как вентилятор). Именно эта идея нереализуема хотя бы в силу того, что первый марсианский квадрокоптер находится от сейсмостанции InSight на удалении в 3500 километров.

Ковш роборуки набирает марсианский песок для очистки солнечных панелей от пыли. NASA/JPL-Caltech.

Чтобы поддержать сейсмостанцию в рабочем состоянии на продолженный период эксплуатации, инженеры InSight применили контринтуитивное техническое решение для очистки одной из солнечных панелей робота, покрытой марсианской пылью. 22 мая 2021 года, или на 884-й сол после посадки, роборука станции набрала лопату песка и рассыпала его над солнечной панелью. Под действием сильного марсианского ветра скоростью 6 м/сек песчинки бомбардировали поверхность солнечной панели и частично очистили её от пыли. Таким образом станция получила возможность использовать дополнительно около 30 ватт⋅часов солнечной энергии за один сол. На протяжении следующих месяцев провели ещё несколько таких операций пескоструйной очистки, и этого оказалось достаточно для продолжения работы даже после трёх лет пребывания InSight на Марсе. Теперь Марс приближается к Солнцу, и доступный поток энергии увеличивается, поэтому мощности на некоторое время должно хватить для полноценного функционирования инструментов.

InSight снова приостановит работу около 7 октября. В этот период Земля и Марс будут на противоположных сторонах по отношению к Солнцу — то есть Марс будет находиться в соединении с Солнцем. Такое событие происходит раз в два года. Солнечная плазма в это время может искажать и блокировать радиосигналы с Земли, поэтому все марсианские аппараты NASA на этот период переходят в «пассивный» режим работы: они продолжают сбор данных и отсылку на Землю, но не будут получать управляющих команд. «Мораторий на команды» продлится несколько недель до конца октября.


InSight на поверхности Марса. Мозаика из 14 снимков. NASA / JPL-Caltech.


Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, напишите Ваш комментарий!
Пожалуйста, представьтесь