суббота, 10 января 2015 г.

Марсоход Curiosity начинает 2015 год в Розовых Скалах


Марсианская научная лаборатория MSL Curiosity продолжает подробное исследование холмистой возвышенности "Pahrump Hills" в основании горы Шарпа. Новые данные помогут ученым больше узнать об активных химических веществах, вызывающих резкие изменения концентрации метана в атмосфере, а отобранные образцы горных пород позволят определить органические вещества Красной планеты

Кратковременный выброс метана, а также органические молекулы - кирпичики жизни - были обнаружены на дне древнего озера. Теперь задача марсохода заключается в том, чтобы найти аналогичную породу на горе Шарпа, в которой может оказаться иной и более богатый запас органических соединений.


Команда марсохода Curiosity приступила к работе после рождественских каникул. В настоящее время ровер завершает свой второй визит в "Pahrump Hills", выполнив первую в этом году поездку от Whale Rock (Китовая Скала)  к Pink Cliffs (Розовые скалы), где марсоходу предстоит бурение поверхности с целью получения образцов материала для анализа в бортовой лаборатории.

Положение марсохода на Sol 862, 8 января 2015 года
От Sol 837 до Sol 862 пройдено~72 метров,высота относительно места посадки-62 м
Желтым цветом выделен маршрут первого похода в "Pahrump Hills", красным-второго
(based NASA/JPL/CuriosityLog)

Обнажения горных пород "Whale Rock" и утес "Salsberry Peak"
Многослойность минеральных образований показывает чередование сухих и влажных периодов древнего Марса
(камера  Mastcam, 1 ноября 2014 года, Sol 795)

Холмистая возвышенности "Pahrump Hills"
На снимке показан путь и основные места, исследованные ровером осенью 2014 года на обнажении горных пород в основании горы Шарпа. В самом низу - место первого бурения "Confidence Hills", правее и выше него - новый кандидат на бурение: участок с каменистой грядой Pink Cliffs.  На заднем плане видны склоны Эолиды. 8 января 2015 года (Sol 862) марсоход переместился из Whale Rock к гряде Pink Cliffs
(NASA/JPL)

Участок предполагаемого бурения - устойчивая к эрозии каменистая гряда под названием "Pink Cliffs" (Розовые скалы)
(камера  Mastcam, 7 октября 2014 года, Sol 771)

В 2015 год Марсианская научная лаборатория MSL Curiosity вошла с важными научными результатами в области астробиологии. Марсоход обнаружил десятикратное увеличение содержания метана в атмосфере Красной планеты и отыскал органические молекулы в пробах грунта

Находка метана могла бы подтвердить, что на Марсе когда-то существовала жизнь. Предварительные данные свидетельствовали, что метан может присутствовать в атмосфере Красной планеты лишь в незначительных количествах.

Это показали телескопические исследования с Земли и с орбитальных аппаратов. Анализы подтвердили, что метан есть в атмосфере Марса, а его концентрация испытывает сезонные колебания.

Потенциальные источники и поглотители метана на Марсе
Источники метана на Марсе - жизнедеятельность микроорганизмов; процессы взаимодействия между водой и породообразующими минералами - оливином или пироксеном; ультрафиолетовое излучение, которое может вызвать реакции по выделению метана из кометного вещества и межпланетных пылевых частиц, а также из местных органических субстанций на поверхности планеты.
Основная причина утраты метана атмосферой - фотохимические реакции, при которых под действием солнечного света происходит окисление углеводорода с образованием формальдегида и метанола с последующей трансформацией в углекислый газ, который является основным компонентом марсианской атмосферы. Ветры на Марсе могут быстро распространять метан из какого-либо отдельного источника, уменьшая локализованную концентрацию.
(NASA/JPL-Caltech)

Метан в течение длительного времени может накапливаться под "землей" в виде клатратов - молекул, заключенных в кристаллическую решетку гидратированных пород - с последующим выходом на поверхность при определенных условиях окружающей среды.

За 20 месяцев ученые 12 раз использовали возможности бортовой лаборатории марсохода в поисках метана в атмосфере. В течение двух месяцев в конце 2013 и начале 2014 года в четырех пробах было обнаружено среднее содержание метана в количестве семи частей на миллиард. До и после этого концентрация метана в образцах была в десять раз меньше.

Концентрация метана в атмосфере Марса по данным Curiosity
График охватывает промежуток времени с августа 2012 по сентябрь 2014, Sol 1-750
(NASA/JPL-Caltech)

Новые измерения инструмента SAM зафиксировали десятикратное увеличение уровня метана. Высокое значение концентрации газа было недолгим и оно быстро снизилось до обычного уровня.

По мнению ученых проекта MSL, такое быстрое изменение концентрации метана - сначала резкое увеличение, а потом резкое снижение - говорит о том, что там имеется какой-то локальный источник.

Вопросы происхождения метана, его местные проявления (не на всей планете) и относительно быстрый распад его молекул остаются нерешенными на данный момент, Полученные данные показывают, что сегодняшний Марс - активный мир, и исследования будут продолжены.

Второе крупное открытие произошло в результате бурения каменистой породы на участке Камберленд. Собранный манипулятором образец поступил для анализа в SAM, который определил в пробе наличие органических веществ.

Бурение в "Камберленде" 19 мая 2013 года, Sol 279
 (based NASA/JPL)

Это первая надежная находка органики в поверхностных породах Марса. Данные органические вещества либо сформировались на Марсе, либо были занесены туда извне метеоритами. Многочисленные анализы и проверки исключили возможность попадания в аппарат углеродных соединений с Земли, как это было ранее при анализе некоторых образцов.

Результаты анализа образца с участка Cumberland (Камберленд)
Верхний график показывает данные пробы из Камберленд, нижний график - результаты анализа незаполненной камеры. Позиции от 1 до 8 обозначают химические вещества, которые присутствуют в образце, и которых нет в порожней камере. Молекулярные схемы вверху изображают химические структуры, соответствующие восьми различным молекулам, для которых образец Cumberland показал пики. Зеленые шарики представляют атомы хлора, серые - атомы углерода. Штрихи, идущие от атомов углерода - водородные связи.
 (NASA/JPL-Caltech)

Анализ образцов в SAM показал наличие в них молекул хлорметана, дихлорметана, четыреххлористого углерода и хлорбензола. Перед учеными стоит задача по идентификации марсианских органических молекул до вступления их в реакцию с хлористыми соединениями. 

Определить, какая именно марсианская органика находится в породе, сложно из-за присутствия в горных породах и в почве Марса хлорнокислых минералов - перхлоратов. При нагревании внутри лаборатории марсохода соль хлорной кислоты меняет структуру органических соединений, а поэтому с выявлением марсианской органики возникают проблемы.

В образцах горных пород, которые были получены в ходе бурения до и после участка Cumberland, молекул хлорбензола обнаружено не было.

Сравнение анализов грунта по хлорбензолу с различных участков марсианской поверхности
На вставке показано совпадение результатов анализа пробы из Cumberland инструментом SAM  и стандартного хлорбензола из базы данных Национального института стандартов и технологий США (NIST).
(NASA/JPL-Caltech)

Исследователи задаются вопросами: смогут ли они больше узнать об активных химических веществах, вызывающих резкие изменения концентрации метана в атмосфере? Смогут ли отобрать образцы пород с сохранившейся и поддающейся определению органикой?

У Марса есть много возможностей, чтобы скрыть свой органический мир. Иллюстрация ниже показывает некоторые из причин, по которым поиск органических веществ является сложной задачей.

Деградация органических веществ на Марсе
1 - Органический слой, менее всего подверженный губительному воздействию 2 - Слой и направление повышенного разрушения  органики, 3 -  воздействие космического излучения, 4 - поверхность менее подверженная воздействию космических лучей, 5 - Эродированный уступ, 6 - ветро-песчаная эрозия
(NASA/JPL-Caltech)

Органические вещества биогенного и иного происхождения, местные или принесенные извне, подвергаются разрушительному воздействию космических лучей, солнечной радиации, которые вызывают реакции окисления в присутствии минералов железа. Хлористые соединения (перхлораты) в марсианском грунте и горных породах преобразуют органику в диоксид углерода

Несмотря на суровые условия окружающей среды для органических веществ, Curiosity надежно идентифицировал их молекулы в пробах из аргиллитов участка "Камберленд".

По мнению ученых, этому способствовало расположение мишени в непосредственной близости от эродированного уступа, где она была укрыта слоем горных пород, снизившим губительное воздействие космического излучения.

Геологическая структура низины Yellowknife Bay
Отмечены точки бурения "John Klein" и "Cumberland" марсоходом Curiosity в самом нижнем слое уступа Sheepbed. Выше расположены уровни Gillespie Lake и далее обнажения Point Lake. Эти поверхности когда-то были заполнены осадочными породами, принесенными водными потоками с обода кратера Гейла. Здесь образовалась среда, благоприятная для микробной жизни. Каменистые породы были обнажены около 70 миллионов лет назад путем удаления наносных слоев в результате ветровой эрозии и менее подверглись радиации. На горизонте слева вверху - подножие горы Шарпа (направление юго-запад).  Sol 137, 24 декабря 2012 года
   (NASA/JPL-Caltech/MSSS)

Марсоход продолжает тщательное исследование холмистой возвышенности "Pahrump Hills" в основании Эолиды. Во время второго похода вверх по обнажению горных пород Curiosity активно использовал макрокамеру MAHLI и спектрометр APXS, установленные на руке - манипуляторе для детального изучения намеченных объектов (мишеней).

По сообщению планетолога Райана Андерсона (Ryan Anderson), научного сотрудника команды Curiosity, в настоящее время марсоход занимется выбором подходящей позиции для бурения на участке "Розовых Скал",  а также проведет визуализацию местности.

10 января на Sol 865 планируется измерение концентрации метана в атмосфере с анализом образцов в бортовой химической лаборатории комплексом инструментов SAM. 11 января предстоит стандартный мониторинг окружающей среды с применением инструментов ChemCam, а также мачтовых и навигационных фотокамер Mastcam и Navcam.

Слоистые холмы на склонах Эолиды, таящие геологическую историю марсианского кратера Гейла и следы изменений окружающей среды Красной планеты, - будущее место работы Curiosity 
(NASA/JPL)

Сделанные Марсианской научной лабораторией открытия проливают свет на химическую активность современного Марса и свидетельствуют о благоприятных для жизни условиях, которые когда - то существовали на Красной планете.

Работа Curiosity - это лишь одна составляющая комплексных марсианских исследований NASA в рамках подготовки к полету человека на Марс, который должен состояться в 2030-х годах.

Погода в кратере Гейла на Sol 861 - 7 января 2015 года: солнечно, атмосфера от -7С до -70С, поверхность от +3С до -71С, давление - 917Pa (6,88 мм), уровень ультрафиолетового излучения Солнца - умеренный, светлое время суток - с 6:01 до 18:19, данных о ветре и влажности нет.

Источники: NASA/JPLUSGSScience, Raw ImagesREMS

По теме:
Что будет дальше и в каком направлении исследователи пойдут в поисках органического углерода? Об этом рассказал научный руководитель проекта MSL Curiosity Джон Гротцингер (John Grotzinger) из Калифорнийского технологического института в "Марсианских дневниках" Лаборатории реактивного движения НАСА








Комментариев нет: