Celý medzihviezdny a medziplanetárny priestor je naplnený kozmickým žiarením. Je to výsledok žiarenia z hviezd, narastajúcich diskov čiernych dier, neutrónových hviezd a pulzarov, výbuchov supernovy … Takmer každá kataklyzma vo vesmíre je príčinou emisií žiarenia. Žiarenie je problémom pre astronautov a elektroniku, ale pre vedcov je to dar, ktorý im umožňuje dozvedieť sa veľa podrobností o vesmíre. Pokračujeme v preskúmaní vedeckých nástrojov používaných na štúdium slnečnej sústavy.
Skôr sme sa dozvedeli, ako sa planéty študujú optickými prostriedkami.
Gama spektroskopia
Rozsah gama je v zásade tiež optikou lúče gama sú vysokoenergetické fotóny. Ale gama spektroskopia v planetárnych vedách neštuduje tie lúče, ktoré sú vyžarované z hviezd a čiernych dier, ale tie, ktoré osvetľujú planéty a iné ne-atmosférické alebo slabo atmosférické kozmické telá.
Planéty a asteroidy začínajú emitovať gama, keď sú bombardované mohutnejšími časticami: vysokoenergetické protóny, alfa-beta lúče a neutróny. Nabité častice zasiahli povrchovú pôdu a začali žiariť v gama. A čo je typické, každý chemický prvok emituje vo svojom vlastnom rozsahu. To znamená, že musíme iba držať gama spektrometer nad povrchom, aby sme pochopili, z čoho pozostáva. Takže pochopíme iba chemické zloženie, nie geologické, ale jeho doplnenie informáciami, napríklad z infračervených spektrometrov a z kamier viditeľného rozsahu, môžeme získať vizuálnejší obraz.
Propagačné video:
Vedci sa teda pomocou gama spektrometrie dozvedeli o relatívne vysokých koncentráciách tória, železa a titánu na Mesiaci.
S pomocou takéhoto zariadenia na Mars Odyssey bolo možné nájsť na Marse dva regióny s neobvykle vysokým obsahom tória a pravdepodobne uránových rúd. Je celkom možné, že sa tam kedysi uskutočňovali procesy ako v Afrike a vznikol prírodný jadrový reaktor. Je pravda, že iní na základe rovnakých údajov hovoria o termonukleárnej vojne … Tak či onak, je to povzbudivý nález, pretože to znamená, že jadrové elektrárne budúcich osadníkov Marsu môžu pracovať na miestnych surovinách.
Detektory neutrónov
Kozmické neutróny nie sú na rozdiel od alfa a beta častíc úplne absorbované pôdou. Niektoré z neutrónov sa odrážajú od povrchu kamenitých telies, zatiaľ čo dokážu klesnúť do zeme asi pol metra. Neutróny, ktoré sa vracajú z povrchu, sa už spravidla pohybujú omnoho pomalšie, ich rýchlosť a energia závisí od toho, čo prešli v pôde. Presnejšie povedané, pomocou ich pomoci sa meria iba jeden parameter - obsah vodíka.
Vodík v dôsledku ľahkosti atómov účinne spomaľuje neutróny pri elastických zrážkach a táto účinnosť priamo závisí od jeho koncentrácie. Zároveň vo voľnej forme vodík v pôde nezostane, najmä tam, kde atmosférický tlak má sklon k nule. Aby sa vodík mohol ukladať do pôdy, musí byť viazaný na chemickej úrovni a voda zostáva najlepším prostriedkom na nápravu. Teda lietaním nad povrchom a zhromažďovaním údajov o rýchlostiach „vzletových“neutrónov je možné určiť približný obsah vody v pôde. Samozrejme čím nižšie letíme, tým presnejšie budú údaje. Satelity stále vykazujú chybu plus alebo mínus sto kilometrov.
Údaje o distribúcii vodíka / vody v pôdach blízko Mesiaca a Marsu boli získané pomocou ruských nástrojov LEND a HEND.
A ak už boli údaje z Marsu potvrdené dvakrát, potom lunárne stále čakajú na ich overenie. Na Marse pristál Phoenix v cirkumpolárnej oblasti a kde HEND prisľúbil až 70% vody v zemi, priamo pod prachom sa našla vrstva ľadu. A v kráteri Gale, kde funguje rover zvedavosti, HEND sľúbil 5%, obsah vody v pôde sa pohybuje od 3% do 5% a iba zriedka sa stretáva so šiestimi percentami „oáz“.
Po takomto úspechu HEND bol jeho brat DAN „usadený“priamo na vozidle a teraz nezbiera údaje z nadmorskej výšky 300 km ako jeho predchodca, ale o 0,5 m. Pravda, hĺbka ozvučenia stále nepresahuje 1 meter, ale priestorové rozlíšenie sa zvýšilo z desiatok kilometrov na centimetre.
Napriek úspechu neutrónových detektorov v nich však neexistuje konečná dôvera. Ľadovce na Mesiaci stále čakajú na svojho objaviteľa a vesmírne agentúry, ako aj súkromné spoločnosti, venujú stále viac pozornosti pólom Mesiaca. Koncentrácia vlhkosti tu však podľa satelitov nie je vyššia ako 4%.
radary
Ozvučenie planét v rádiovom dosahu sa začalo vykonávať od Zeme. Rádioteleskop Arecibo poskytol veľa informácií o priemere 300 metrov. Napríklad v 80-tych rokoch objavil pri póloch horúcej ortuti zvláštny odraz, ktorý mohol dať vodný ľad. Vedci dlho nemohli uveriť, že na planéte najbližšie k Slnku môžu existovať ľadovce. Musel som čakať na výsledky Messengerovej sondy, ktorá pomocou neutrónového detektora a laserového dosahu dokázala potvrdiť prítomnosť ľadu.
Arecibo ukázal pôsobivé obrázky počas supermónie 2013. Na Mesiaci s jeho pomocou vidí následky katastrofických lávových prúdov a „povodne“.
Ak sú tieto obrázky kombinované s mapami distribúcie minerálov získaných z orbitálnych spektrometrov, je možné zostaviť podrobnú geologickú mapu oblasti a je možné rekonštruovať vývoj povrchu. Aj keď je zvláštne, že doteraz nebol satelit s výkonným radarom vyslaný na Mesiac.
Do Venuše však leteli tri radarové satelity. Neexistuje žiadny iný spôsob, ako študovať povrch z obežnej dráhy tejto planéty. Venera 15 a 16 mapovala severný pól v 80. rokoch a Magellan potom v 90. rokoch vytvoril úplnú mapu.
Teraz je Cassini zaneprázdnená podobným podnikaním na obežnej dráhe Saturn. Tu sa radar používa na prenikanie do hustej atmosféry Titanu. V priebehu mnohých letov vesmírna stanica postupne odhaľuje večný závoj a odhaľuje vedu tento skutočne úžasný svet, v niektorých ohľadoch neuveriteľne podobný pozemskému, ale v istom zmysle pozoruhodne odlišný.
Viacnásobné radarové prieskumy umožňujú nielen mapovanie, ale aj pozorovanie dynamických procesov. Tak záhadne sa objavil a potom zmizol ostrov bol považovaný za znak prebiehajúcich sezónnych zmien. Možno to bolo ľadové ľadovce, ktoré narazilo do metánového mora.
Iné vlnové dĺžky a rôzne tvary radaru vám umožňujú ísť hlbšie. Na obežnej dráhe Marsu sú dve kozmické lode vybavené „ozvučičmi“, ktoré prenikajú kôrou planéty po dobu 1-3 kilometrov.
Štúdia Európskej vesmírnej lode Mars Express umožnila získať informácie o sile a štruktúre polárneho ľadu, rozlíšiť ľadový kysličník uhličitý od vodného ľadu a odhadnúť zásoby vody.
Jeho skenovanie odhalilo aj staré krátery asteroidov pochované stovkami metrov sopečnej lávy a sedimentárne akumulácie marťanského oceánu na severnej pologuli planéty. Vedci opakovane zaznamenali zjavný rozdiel v počte meteoritových kráterov na južnej a severnej pologuli Marsu a Mars Express záhadu vyriešil. Keby niekto stále mal nádej na to, aby boli Marťania pochovaní z vákua, sucha a mrazu na sub-Martian Sion, potom pre nich mám zlú správu …
Kozmická loď New Horizons má tiež nástroje na radarový výskum, ale veľkosť antény je pre mnohých medziplanetárnych kolegov nižšia, takže výskum sa sústredí na nájdenie a štúdium atmosféry.
Teším sa na výsledky radarového snímania jadra kométy 67P / Churyumov-Gerasimenko, ktoré pre pár urobila kozmická loď Rosetta a Philae.
Radar bol dokonca privedený na Mesiac. Čínsky „Jade Hare“dokázal kráčať iba sto metrov, ale aj na ňom sa mu podarilo získať najzaujímavejšie profily lunárneho povrchu do hĺbky asi 400 metrov. V budúcnosti budú také informácie dôležité pre výstavbu mesačnej stanice, základne alebo osady.
Alfa protónová spektroskopia
Pokiaľ ide o štúdium vesmírnych telies landerom, je takmer nemožné urobiť to, aby ste sa nedotkli okamihov alfa-protónovej röntgenovej fluorescenčnej spektroskopie.
Zariadenia typu APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) boli inštalované na všetkých NASA Mars roveroch. APXS je k dispozícii na pristátí Philae v jadre kométy 67P / Churyumov-Gerasimenko. Na sovietskych lunárnych roveroch bolo podobné zariadenie (RIFMA).
Princíp fungovania metódy sa podobá gama spektroskopii s tým rozdielom, že snímač má svoj vlastný zdroj nabitých častíc (nejaký druh rádioaktívneho izotopu), predovšetkým alfa lúčov. Študovaná vzorka je ožarovaná žiarením a začína žiariť v rôntgenovom rozsahu.
Okrem toho každý chemický prvok žiari svojím vlastným spôsobom, čo umožňuje získať spektrá zloženia prvkov.
Toto nie je ani zďaleka vyčerpávajúci prehľad zariadení na skúmanie slnečnej sústavy. Na medziplanetárne vozidlá sa spravidla inštalujú aj astrofyzikálne prístroje na registráciu energetických častíc, medziplanetárneho žiarenia, plazmy a prachu. Medziplanetárne lety vám tiež umožňujú študovať vesmír, vzťah Slnka, planét a medzihviezdneho média, ale to je iný príbeh.