Phoenix докопался до воды

Phoenix докопался до воды

Усилия учёных по поиску воды на Марсе наконец увенчались успехом - космическому аппарату Phoenix удалось прикоснуться к водному льду

Усилия учёных по поиску воды на Марсе наконец увенчались успехом - космическому аппарату Phoenix удалось прикоснуться к водному льду. Белое вещество, до которого он докопался, оказалось льдом, а не солью: на повторных снимках видно, как лёд испаряется. Инженеры тем временем решают проблему с переполнением памяти аппарата служебным "мусором".

У учёных, работающих у северного полюса Марса зондом Phoenix, не осталось сомнений в том, что им удалось найти на Марсе водяной лёд. Жёсткий слой белого вещества, показавшийся в понедельник на дне небольшой траншеи, вырытой автоматической рукой космического аппарата, не может быть слоем соли. Это лёд, так как соль не могла бы испариться, будучи выставлена под косые лучи приполярного марсианского солнца. А с белым веществом произошло именно это.

Как заявил руководитель научной части проекта Phoenix Питер Смит, "это должен быть лёд". По его словам, мелкие скопления белого вещества за несколько дней полностью исчезли. "Это совершенно точно свидетельствует, что там лёд", - уверен Смит. - "Прежде оставались некоторые сомнения, будто бы белое вещество может быть солью. Но соль так вести себя не может".

Небольшие белые бляшки проявились под снятым "совочком" Phoenix'а слоем марсианского грунта на фотографиях, переданных на Землю в понедельник по Москве. Небольшая траншея глубиной до 7-8 см, получившая странное имя "Додо-Златовласка" (Златовласка в английских сказках заменяет Машеньку, зашедшую в гости к трём медведям), находится вблизи границы одного из великого множества многоугольников, на которые разбита поверхность Марса. Предполагается, что они образуются так же, как и в земной вечной мерзлоте, - за счёт расширения и сжатия льда при изменении температуры. Так что найти здёсь лёд учёные ожидали.

Тем не менее, хотя выглядело всё именно как лёд, учёные не спешили делать громкие заявления: Марс мог и обмануть слишком оптимистичные ожидания, как делал это не раз за историю своего "освоения". Учёные решили, что нужно последить за поведением этого вещества в дальнейшем - лёд, лишившись защитного слоя почвы, будет медленно сублимировать (переходить в газообразную фазу, минуя жидкую), в то время как ожидать каких-либо превращений от соли не приходится: воды в атмосфере практически нет, а в разреженном газе соль не растворяется.

Как свидетельствуют новые снимки, полученные центром управления миссией Phoenix на Тихоокеанском побережье США в четверг (утром пятницы по Москве), всё развивалось именно по второму сценарию. Повторная съёмка траншеи показала, что все белые бляшки существенно сократились в размерах, а некоторые и вовсе исчезли без следа.



"Найдите 10 отличий": изображение траншеи "Додо-Златовласка" (ранее это были две отдельные траншеи) сразу после того, как совочек Phoenix'а снял слой грунта над белым твёрдым веществом (слева) и через 4 дня после этого (справа). Снимки получены в чуть отличающихся условиях освещения. Обратите внимание на светлые бляшки в левом нижнем углу представленного участка траншеи: они исчезли; с солью такого бы не произошло. Белые бляшки в верхней части изображения также сократились в размерах - лёд сублимирует. Посмотреть анимацию можно по этой ссылке. // NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A and M University

Долгие годы учёные, инженеры и функционеры NASA, как мантру, повторяли неофициальный лозунг освоения Марса "За водой!". Наконец к воде они прикоснулись.

Само наличие H2O не является какой бы то ни было неожиданностью - ещё несколько лет назад сразу два космических аппарата с помощью специальных радаров обнаружили огромное количество водорода в полярных областях Марса. У учёных почти не было сомнений, что водород должен присутствовать именно в связи с кислородом - то есть в виде замёрзшей воды. Для жидкой воды здесь слишком холодно, и даже когда её прогревает Солнце, атмосферное давление, скорее всего, оказывается слишком низким, так что лёд переходит в газ, минуя жидкую фазу. Так испаряется "сухой лёд" - замёрзший углекислый газ, испаряющийся при температуре около -70 по Цельсию, который ещё лет двадцать назад можно было встретить в переносных холодильниках и выпросить у добрых мороженщиц.

После достоверного обнаружения льда начинается самое интересное - учёным предстоит понять, как он залегает в марсианских многоугольниках и особенно в трещинах между ними.

Скорее всего, они засыпаны грунтом, проваливающимся сюда в холодные периоды, когда лёд сжимается, а трещины между ледовыми многоугольниками расширяются. Так происходит в сухой Антарктиде. Однако возможен и сценарий, реализующийся в Арктике, где трещины заливает стекающая по склонам вспученных многоугольников вода. Зимой она застывает, и лёд в трещинах в итоге оказывается чуть выше, чем в прилегающих к ним участках ледовых кочек.

Пока всё указывает на то, что в жидкость вода всё-таки не переходит, так как в этом случае воды было бы много и в самом грунте. Анализ его в одном из тепловых "горшочков" прибора TEGA пока не показал следов воды. Этому учёные тоже не удивляются – грунт слишком долго лежал на ставнях, закрывающих входные окошки аппаратуры, и все крупные кусочки льда должны были испариться. Тем не менее, какие-то следы воды вскоре должны показаться при дальнейшем нагреве образцов. Он происходит в три этапа, и до максимального, соответствующего температуре в 1000oC, эксперимент пока не дошёл. Небольшие количества H2O в грунте должны быть в любом случае.

Накануне автоматическая рука Phoenix'а докопалась до жёсткого слоя – как теперь уже можно говорить, льда – и в другой зоне раскопок, неофициально названной Белоснежка-2. Она расположена рядом с Белоснежкой-1, где уже брались пробы грунта. Кстати, с наличием здесь льда название связано лишь ожиданиями учёных, которым очень хотелось найти здесь водный лёд – пока конкретно в этом месте он не обнаружен. Судя по названию новой траншеи, запас фантазии у сотрудников миссии Phoenix начал истощаться.



Участок раскопок "Чеширский кот" (Cheshire Cat). На схеме обозначены сам кот, поместившаяся в нём "Страна чудес»" (Wonderland), невесть откуда взявшаяся в этой сказке траншея "Белоснежка" (Snow White Trench) и уж совсем не сказочная "Крокетная площадка" (Croquet Ground). Длина "Белоснежки" – около 30 см, глубина на этом снимке, полученном в понедельник (в 22-й марсианский солнечный день, или сол пребывания Phoenix'а на Красной планете) составляет 2 см; сейчас она увеличилась до 5 см. // NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A and M University

После трёх попыток прокопать чуть глубже инженеры заявили, что совочек дальше углубиться не может. Это совершенно нормальная ситуация - сам совочек для вгрызания в жёсткие слои не предназначен, и для соскабливания льда на оборотной стороне совка есть специальный рашпиль, который и планируется использовать далее. Встретившийся учёным слой льда в "Белоснежке-2" расположен на той же глубине, что и в "Додо-Златовласке".

Собранные космическим аппаратом данные сейчас приходится сразу же отправлять на Землю - хранить их пока негде.

На этой неделе инженеры столкнулись с неожиданной проблемой, которая уже привела к потере собранных аппаратом научных данных - в основном изображений марсианской поверхности. Из-за этого сбоя учёные даже решили приостановить сбор новой информации на сутки, однако уже в четверг вечером начали навёрстывать упущенное.

Проблема объявилась неожиданно. Как сообщило агентство Associated Press, получив в среду очередную порцию данных с Красной планеты, инженеры вместо небольшого количества вспомогательной информации о состоянии систем аппарата, сопровождающих научные результаты, обнаружили 45 тысяч копий служебных донесений о состоянии файловой системы его компьютеров, к тому же дефектных. Научной информации места в принятом сообщении не нашлось вовсе.

Как рассказал руководитель проекта Phoenix Барри Голдштейн из Лаборатории реактивного движения, учёные сразу поняли, как такое приключилось, хотя до сих пор и не понимают, почему. Дело в том, что вспомогательная информация обладает более высоким приоритетом при перезаписи из оперативной памяти бортовых компьютеров Phoenix'а на его флэш-память. Переписывать же информацию приходится каждую марсианскую ночь - в тёмное время, чтобы не исчерпать запасы электроэнергии, возобновляемой только от солнечных батарей, аппарат выключает компьютеры, и вся их оперативная память обнуляется.

В первую очередь на "флэшку" заносятся данные о состоянии систем космического аппарата - ими и забилась вся энергонезависимая память. В принципе, "штатным" порядком сбора и передачи научной информации даже не предусмотрено её ночное хранение, однако учёные слишком ненасытны и, узнав о возможности хранения данных ночью, стали намеренно получать больше снимков, чем можно было бы передать.

По словам Голдштейна, инженеры уже пытаются решить возникшую проблему. В частности, они понизили приоритет служебной информации в системе ночного хранения информации. Предполагается, что в ближайшие дни на Марс будет послан пакет обновления программ бортовых компьютеров Phoenix'а.

"Космический аппарат здоров и полностью подчиняется командам, - говорит начальник Phoenix'а, - однако пока мы не разберёмся в коренных причинах возникших неполадок, будем продолжать работу осторожно".

Пока работа построена таким образом, чтобы передавать собранную за день информацию до марсианской ночи. Для этого намеченные на четверг сеансы связи с Phoenix'ом через ретрансляторы орбитальных марсианских станций Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Odyssey даже были продлены.

Потерянные же данные придётся собирать ещё раз. К счастью, ничто не мешает получить фотографии окрестностей космического аппарата ещё раз. Однако некоторых деталей - сублимировавшего льда - мы на них уже не увидим. Вряд ли учёные грустят по этому поводу.

СПРАВКА

Научная аппаратура Phoenix'а

Для решения основных задач и достижения целей миссии, спускаемый аппарат Phoenix'а несет набор новейших научных приборов. Видеокамеры будут способны исследовать марсианский грунт до масштаба 10 нм (в 1000 раз меньше толщины человеческого волоса), а другие приборы смогут изучить образцы льда и грунта на предмет присутствия органических соединений. Мощный манипулятор прокопает в богатой водяным льдом почве траншею глубиной около метра, что будет снято установленной на нем камерой.

В состав научной аппаратуры входят:

Посадочная камера MARDI позволяет выполнять цветные, стереоскопические и панорамные снимки, позволяющие видеть геологическую структуру Марса и создать цифровые модели поверхности, необходимые для управления манипулятором.

Стереокамера SSI является усовершенствованной копией одноименного прибора станции Mars Polar Lander и камеры аппарата Pathfinder и отличается новым ПЗС-детектором с более высокой разрешающей способностью. Камера SSI располагается на высоте 2 м над поверхностью и имеет три привода: два наводят ее по азимуту и по углу места, а третий вращает колесо с фильтрами.

Задачи SSI: изучить область посадки с точки зрения геологии, составить карты дальностей для обеспечения работы манипулятора, а также провести исследования пыли и облачности путем съемки Солнца и звездного неба. Два объектива камеры будут работать в синем, красном и ближнем инфракрасном диапазоне. Сразу после посадки будет составлена цветная панорама поверхности и стереопанорама с красным фильтром. По стереоскопическим снимкам области «рытья траншеи» будут строиться цифровые модели рельефа, а по многоспектральным изображениям – опознаны местные минеральные вещества. Затем будут сделаны дополнительные мультиспектральные снимки – в количестве, определяемом пропускной способностью радиоканала.

Прибор MECA (Microscopy, Electrochemistry and Conductivity Analyzer, анализатор микроскопии, электрохимии и проводимости), состоит из четырех «влажных камер» для химического исследования образцов, оптического и атомного микроскопов, зонда для исследования теплоты и электропроводности TECP (Thermal and Electrical-Conductivity Probe) и матрицы с индикаторами. Анализатор работает следующим образом. По желобу на передней стороне образцы грунта доставляются к микроскопам, а через четыре отверстия с правой стороны поступают в четыре камеры химической лаборатории. Грунт, попавший в камеру, смачивается и перемешивается, после чего вытекшая из него жидкость подвергается анализу. Каждая из камер имеет 26 датчиков, которые измеряют проводимость грунта, уровень кислотности, окислительно-восстановительный потенциал, температуру и другие параметры, а также концентрации серебра, сульфидов, кадмия, растворенного кислорода и углекислого газа, ионов Cl-, Br-, I-, NO3-, ClO4-, Na+, K+, Mg2+, NH4+, Ca2+.

Термоанализатор TEGA, основанный на принципе дифференциальной сканирующей калориметрии, включает масс-спектрометр MS (Mass Spectrometer) и дифференциальный сканирующий калориметр DSC (Differential Scanning Calorimeter). Идея прибора состоит в нагреве образцов грунта, взятых с восьми различных глубин (в пределах 1 м). При испарении летучих компонентов, включая органику, замеряется энтальпия, связанная с фазовыми переходами. Одновременно масс-спектрометр анализирует летучие компоненты, что позволяет сопоставить их состав и температуру, при которой они образовались. Этот подход считается эффективным при поиске воды, как в форме льда, так и минералогической связанной воды. TEGA может обнаружить лед в концентрации до 0,2% и карбонат кальция (кальцит CaCO3) в концентрации 0,5%.

В состав метеорологического комплекса MET входят сканирующий лидар (лазерный радар), температурный датчик и датчик давления. Лидар позволит получить данные о толщине приповерхностного слоя атмосферы (в частности, о размещении, структуре и оптических свойствах облаков, туманов и пылевых шлейфов до высоты 20 км) и некоторую информацию о марсианском ветре.

Манипулятор RA и камера RAC – возможно, два основных приборов Phoenix'а. Манипулятор изготовлен из углепластика с алюминиевыми кожухами суставов, имеет 2,35 м в длину и четыре степени свободы. Фактически, это механическая рука, задачей которой будет выкопать траншею во льду глубиной от полуметра до метра и доставить полученные образцы грунта в мини-лаборатории посадочного аппарата. На Земле RA испытывали в Долине Смерти, местности с очень твердым грунтом, где она смогла выкопать за 4 ч траншею глубиной 25 см.

Камера RAC с двумя источниками света. Верхний источник состоит из 36 голубых, 18 зеленых и 18 красных ламп, а нижний – соответственно из 16, 8 и 8 ламп. В состав камеры входят также два мотора: для изменения фокусного расстояния объектива и поднятия и опускания прозрачного пылезащитного кожуха. Максимальное разрешение камеры – 23 микрона на пиксель. Изображение стенок траншеи позволит определить наличие и очередность залегания напластований.
20 июня 2008, в 14:33
Другие статьи по темам

Главные тульские новости за день от Myslo.ru

Мы будем присылать вам на почту самые просматриваемые новости за день