Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 26.06.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Марсоход Curiosity провел датировку твердых пород

Марсоход Curiosity провел датировку твердых пород

| On 16, Дек 2013

Как известно, человечество давно научилось определять возраст космических тел, таких как метеоры и камни с поверхности Луны, но все эти эксперименты всегда проводились на Земле. Марсоход Curiosity впервые в истории космических путешествий выполнил анализ по датировке окружающих скал. Работой руководил Кен Фарли (Ken Farley) — ведущий геофизик из Калифорнийского технологического института. По его словам, этот эксперимент не только поможет ученым оценить геологическую историю Марса, но и может дать новую информацию и наличии или отсутствии жизни на планете в древности.

Многие эксперименты, которые в настоящее время выполняются Curiosity, были запланированы больше десяти лет назад. Однако, незадолго до старта в 2011 году, был объявлен конкурс новых идей экспериментов для уже разработанных приборов марсохода. Одним из 29 выбранных участников был Кен Фарли, который предложил отыскать на Марсе камни, очень похожие на земные метеоры, и сравнить их возраст. В конечном итоге он и победил. Для проведения эксперимента была выбрана область под названием Yellowknife Bay, находящаяся в кратере Гейла на расстоянии приблизительно 500 метров от точки посадки. Вообще, территория Yellowknife Bay идеально подходит для проведения многих экспериментов. Например, здесь находится большое количество мелкозернистой осадочной породы. Это позволяет ученым предполагать, что Curiosity движется по дну древнего марсианского озера.

Общий вид

Здесь показан общий вид и разнообразие геологических структур в месте бурения и проведения эксперимента датировки. Источник: NASA/JPL-Caltech/MSSS

В марте 2013 года марсоход уже провел один из уникальных экспериментов — пробурил в породе два отверстия на расстоянии приблизительно в три метра. Как только они были просверлены, роботизированная рука доставила полученный порошок к анализатору частиц Sample Analysis on Mars (SAM), который предназначен для проведения множества химических исследований, включая геохронологию — датирование возраста твердых пород.

Существует несколько основных техник датирования горных пород. Одна из них — калий-аргоновый метод. Он основан на содержании аргона в изучаемой породе. В течение определенного времени радиоактивный изотоп калия, калий-40, распадается и спонтанно формирует устойчивые атомы аргона-40. Причем, каждый атом аргона образуется при распаде одного ядра калия, поэтому легко можно определить число распадов, прошедших с момента образования исследуемого образца. Хотя этот метод широко распространен в земных условиях, до сих пор он требует наличие современного лабораторного оборудования, которое не может быть доставлено на другую планету. Исследователи смогли выйти из этой ситуации: образец был доставлен к инструменту SAM, здесь он подвергся нагреву до такой температуры, при которой стал выделяться газ из образца, а затем пары были выпущены из прибора и проанализированы бортовым масс-спектрометром. В результате всех манипуляций был определен возраст породы. Он составил приблизительно 3.86-4.56 миллиардов лет.

Исследователи утверждают, что этот результат их не удивил и они ожидали подобных цифр. Действительно, кратер Гейла, до приземления марсохода Curiosity, был исследован орбитальными станциями, которые смогли датировать его возраст по количеству меньших кратеров на этой территории. Суть данного метода заключается в следующем: за аксиому было выдвинуто предположение о том, что каждая новая структура на поверхности планеты вообще не имеет на себе следов от ударов из вне. В течение времени количество таких кратеров увеличивается по какой-то выбранной константе. Таким образом, зная количество мелких кратеров был определен приблизительный возраст основного. Он составил от 3.6 до 4.1 миллиардов лет. Естественно, этот метод довольно прост, что вносит некоторую погрешность в итоговые результаты.

«Что удивительно, разработанная нами техника датировки образцов на Марсе, которая не проводилась экспериментально на Земле, да и сами инструменты не были предназначены для этого эксперимента, показала результат, сопоставимый с подготовленными исследованиями по количеству кратеров, — говорит Кен Фарли».

Отверстие в грунте

Отверстие, которое просверлил марсоход Curiosity в грунте, для анализа его химического состава. Источник: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Однако, исследователи признают, что у них есть некоторая неуверенность в результатах измерений. Одна причина состоит в недостатке метода калий-аргоновой датировки. Этот метод неприменим к земным осадочным породам. А так как местность в Yellowknife Bay состоит из осадочных пород, то возраст полученного образца может быть объединенным результатом от всех элементов, содержащихся в нем. Поэтому, в то время, как совершенно точно можно указать на существование здесь в древности озера и пригодной среды для жизни, ни анализ количества кратеров, ни калий-аргоновый метод не могут точно указать возраст данного места.

Фарли был готов к такому результату, поэтому он и его коллеги разработали дополнительный эксперимент, основанный на методе геологического обнажения поверхности.

«Поверхность Марса, поверхность Земли и вообще все поверхности в Солнечной системе подвергаются бомбардировке космическими лучами. Эти лучи состоят из высокоэнергетических протонов, которые, сталкиваясь с атомами изучаемой поверхности, разрушают их оболочку, создавая различные изотопы. Космические лучи могут проникнуть где-то на два-три метра вглубь поверхности, таким образом, изобилие изотопов на твердой породе указывает на то, как долго она находилась на поверхности, — объясняет Кен Фарли».

Места бурения

Сложенная мозаика из нескольких изображений с камеры MastCam показывает места выполненных бурений. Источник: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Используя все тот же масс-спектрометр, было измерено наличие трех основных изотопов, которые образовались в результате бомбардировки космическими лучами — гелий-3, неон-21 и аргон-36. Фарли с коллегами пришли к выводу, что галька в «заливе» находится на поверхности около 80 миллионов лет. Все три изотопа дают один и тот же ответ, не смотря на то, что у каждого из них были свои источники отложений. Эти результаты существенно помогают так же и тем, кто занимается изучением доказательств существования жизни на Марсе. Как известно, космическое излучение пагубно влияет на органические молекулы. Однако, полученный результат в 80 миллионов лет являются относительно малым отрезком геологического времени, поэтому потенциал для поисков органических соединений здесь намного выше, чем в других местах.

На этом эксперименты в Yellowknife Bay для Curiosity завершены. В ближайшее время он отправится по маршруту к Эолиде — центральному пику в Кратере Гейла, у которого будут выполнены новые эксперименты по определения возраста различных пород. К тому же, здесь будет проведен анализ количества воздействия космических лучей на подветренной поверхности, а затем на поверхности, сильно обдуваемой ветром. Предполагается, что поверхность, заметенная пылью, содержит в себе меньше измененных космическим излучением изотопов. Следующая операция по бурению и датировке запланирована на январь 2014 года.

По информации California Institute of Technology.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google