Геологи Массачусетского технологического института определили первоначальную ориентацию многих образцов коренных пород, собранных на Марсе марсоходом Perseverance, изображенных на этом изображении. Полученные результаты могут дать ученым ключ к пониманию условий, в которых первоначально образовались породы. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт.
Путешествуя по дну древнего озера на Марсе, марсоход НАСА Perseverance собирает уникальную коллекцию камней. Исследователь размером с автомобиль методично бурит поверхность Красной планеты и извлекает ядра коренных пород, которые он хранит в прочных титановых трубах. Ученые надеются однажды вернуть трубки на Землю и проанализировать их содержимое на наличие следов встроенной микробной жизни.
С момента приземления на поверхность Марса в 2021 году марсоход заполнил 20 из 43 своих трубок ядрами коренных пород. Теперь геологи Массачусетского технологического института дистанционно определили важнейшее свойство собранных на сегодняшний день камней, которое поможет ученым ответить на ключевые вопросы о прошлом планеты.
В исследовании, опубликованном сегодня (4 марта) в журнале Earth and Space Science, команда Массачусетского технологического института сообщает, что они определили первоначальную ориентацию большинства образцов коренных пород, собранных марсоходом на сегодняшний день. Используя собственные инженерные данные марсохода, такие как расположение аппарата и его бура, ученые смогли оценить ориентацию каждого образца коренной породы до того, как он был пробурен с марсианской земли.
Результаты представляют собой первый случай, когда ученые ориентировали образцы коренных пород на другой планете. Метод команды может быть применен к будущим образцам, которые марсоход будет собирать по мере расширения своих исследований за пределами древнего бассейна. Объединение воедино ориентаций нескольких камней в разных местах может дать ученым ключ к пониманию условий на Марсе, в которых эти камни первоначально формировались.
«Существует так много научных вопросов, которые зависят от возможности узнать ориентацию образцов, которые мы привозим с Марса», — говорит автор исследования Элиас Мансбах, аспирант кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института.
«Ориентация камней может рассказать вам кое-что о любом магнитном поле, которое могло существовать на планете», — добавляет Бенджамин Вайс, профессор планетарных наук Массачусетского технологического института. «Вы также можете изучить, как вода и лава текли по планете, направление древнего ветра и тектонические процессы, например, что было поднято, а что затоплено. Так что это мечта — иметь возможность ориентировать скальную породу на другой планете, потому что это происходит открыть так много научных исследований».
Соавторами Вайса и Мансбаха являются Таня Босак и Дженнифер Фентресс из Массачусетского технологического института, а также сотрудники из нескольких учреждений, включая Лабораторию реактивного движения в Калифорнийском технологическом институте.
Чтобы взять пробу коренной породы, Perseverance ввинчивает трубчатое сверло в землю под перпендикулярным углом, а затем вытаскивает его обратно обратно вместе со всеми камнями, через которые оно проходит. На этой фотографии показано ядро залива Лефрой внутри керновой доски марсохода Perseverance. Снимок сделан с помощью Mastcam-Z на 942 сол. Фото: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/АГУ.
Глубокий сдвиг
Марсоход Perseverance по прозвищу «Перси» исследует дно кратера Джезеро, большого ударного кратера, покрытого слоями магматических пород, которые, возможно, образовались в результате прошлых извержений вулканов, а также осадочных пород, которые, вероятно, образовались из давно высохших пород. реки, впадающие в бассейн.
«Марс когда-то был теплым и влажным, и есть вероятность, что когда-то там была жизнь», — говорит Вайс. «Сейчас холодно и сухо, и на планете, должно быть, произошло что-то глубокое».
Многие ученые, в том числе Вайс, подозревают, что Марс, как и Земля, когда-то имел магнитное поле, защищавшее планету от солнечного ветра. Тогда условия могли быть благоприятными для воды и жизни, по крайней мере какое-то время.
«Как только это магнитное поле исчезло, солнечный ветер — эта плазма, которая испаряется от Солнца и движется быстрее скорости звука — просто врезался в атмосферу Марса и, возможно, удалил ее за миллиарды лет», — говорит Вайс. «Мы хотим знать, что произошло и почему».
Камни под поверхностью Марса, вероятно, хранят записи древнего магнитного поля планеты. Когда на поверхности планеты впервые образуются горные породы, направление их магнитных минералов задается окружающим магнитным полем. Таким образом, ориентация камней может помочь проследить направление и интенсивность магнитного поля планеты, а также то, как оно менялось с течением времени.
Поскольку марсоход Perseverance в рамках своей исследовательской миссии собирал образцы коренной породы, а также поверхностного грунта и воздуха, Вайс, который является членом научной группы марсохода, и Мансбах искали способы определить первоначальную ориентацию коренной породы марсохода. образцы как первый шаг к реконструкции магнитной истории Марса.
«Это была потрясающая возможность, но изначально не было необходимости ориентировать скальные породы», — отмечает Мансбах.
Чтобы оценить движение образца, команда воспользовалась одной из бортовых камер марсохода, которая фиксирует изображение поверхности, с которой бур собирается взять пробу. На фото упражнение «Настойчивость», выполненное «Настойчивостью». Снимок сделан с помощью Mastcam-Z на 499-й сол. Фото: NASA/JPL-Caltech/ASU.
Катайся с этим
В течение нескольких месяцев Мансбах и Вайс встречались с инженерами НАСА, чтобы выработать план, как оценить первоначальную ориентацию каждого образца коренной породы перед тем, как его выбурить из земли. Проблема была немного похожа на то, как предсказать, в каком направлении будет указывать маленький кружок листового пирога, прежде чем повернуть круглую формочку для печенья, чтобы вытащить кусок. Аналогично, для отбора проб коренной породы Perseverance ввинчивает трубчатое сверло в землю под перпендикулярным углом, а затем вытаскивает его обратно обратно вместе со всеми камнями, через которые оно проходит.
Чтобы оценить ориентацию камня до того, как его высверлят из земли, команда поняла, что им нужно измерить три угла: угол наклона, азимут и крен, которые аналогичны тангажу, рысканию и крену лодки. Гаде — это, по сути, наклон образца, а азимут — это абсолютное направление, в котором образец указывает относительно истинного севера. Под поворотом понимается, насколько образец должен повернуться, прежде чем вернуться в исходное положение.
В беседе с инженерами НАСА геологи Массачусетского технологического института обнаружили, что три нужных им угла были связаны с измерениями, которые марсоход выполняет самостоятельно в ходе своей обычной работы. Они поняли, что для оценки угла наклона и азимута образца они могут использовать измерения марсоходом ориентации бура, поскольку они могли предположить, что наклон бура параллелен любому образцу, который он извлекает.
Чтобы оценить движение образца, команда воспользовалась одной из бортовых камер марсохода, которая фиксирует изображение поверхности, с которой бур собирается взять пробу. Они рассудили, что могут использовать любые отличительные особенности изображения поверхности, чтобы определить, насколько образец должен будет повернуться, чтобы вернуться в исходную ориентацию.
-
Мозаичное изображение, полученное марсоходом Mastcam-Z, показывает часть дна кратера Джезеро, где «Персеверанс» пробурил керны марсианской коренной породы. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/АСУ/МССС.
-
Мозаичное изображение, полученное с помощью камеры Mastcam-Z марсохода, показывает район дельты озера Езеро, где «Персеверанс» бурил и собирал керны. Авторы и права: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех/АСУ/МССС.
В тех случаях, когда поверхность не имела отличительных черт, команда использовала бортовой лазер марсохода, чтобы сделать на скале отметку в форме буквы «L», прежде чем высверливать образец. время как первое граффити на другой планете.
Объединив все данные о позиционировании, ориентации и изображениях марсохода, команда оценила первоначальную ориентацию всех 20 образцов марсианской коренной породы, собранных к настоящему времени, с точностью, сравнимой с ориентацией горных пород на Земле.
«Мы знаем ориентацию с точностью до 2,7 градуса, что лучше, чем то, что мы можем сделать с камнями на Земле», — говорит Мансбах. «Сейчас мы работаем с инженерами над автоматизацией этого процесса ориентации, чтобы в будущем его можно было выполнять с другими образцами».
«Следующий этап будет самым захватывающим», — говорит Вайс. «Ровер выйдет за пределы кратера, чтобы достать самые старые известные камни на Марсе, и это невероятная возможность сориентировать эти камни и, надеюсь, раскрыть многие из этих древних процессов».
Информация от: Массачусетским технологическим институтом.
