Sav međuzvijezdani i međuplanetarni prostor ispunjen je kozmičkim zračenjem. To je rezultat zračenja zvijezda, akrektskih diskova crnih rupa, neutronskih zvijezda i pulsara, eksplozija supernove … Gotovo svaka kataklizma u Svemiru je uzrok zračenja. Zračenje je problem za astronaute i elektroniku, ali za znanstvenike je to dar da nauče puno detalja o svemiru. Nastavljamo pregled znanstvenih instrumenata koji se koriste za proučavanje Sunčevog sustava.
Ranije smo saznali kako se planete proučavaju optičkim putem.
Gama spektroskopija
Gama raspon je, u načelu, također optika, budući da gama zraci su visokoenergetski fotoni. Ali gama spektroskopija u planetarnoj znanosti proučava ne one zrake koje se emitiraju iz zvijezda i crnih rupa, već one koje osvjetljavaju planete i druga ne-atmosferska ili slabo atmosferska kosmička tijela.
Planeti i asteroidi počinju se emitirati u gami kada su bombardirani masivnijim česticama: visokoenergetskim protonima, alfa-beta zrakama i neutronima. Nabijene čestice udaraju u površinsko tlo i ono se počinje emitirati u rasponu. A, što je tipično, svaki kemijski element emitira u vlastitom rasponu. Odnosno, samo trebamo držati gama spektrometar nad površinom da bismo razumjeli od čega se sastoji. Tako ćemo razumjeti samo kemijski sastav, a ne geološki, ali dopunjavajući ga informacijama, na primjer, s infracrvenim spektrometrima i iz kamera vidljivog raspona, možemo dobiti vizualniju sliku.
Promotivni video:
Dakle, pomoću gama spektrometrije, znanstvenici su saznali o relativno visokim koncentracijama ruda torija, željeza i titana na Mjesecu.
Pomoću takvog uređaja u Mars Odysseyju bilo je moguće pronaći dvije regije na Marsu s anomalijski visokim sadržajem torija i, vjerojatno, uranovih ruda. Sasvim je moguće da su se tamo nekada odvijali procesi kao u Africi, formiranjem prirodnog nuklearnog reaktora. Istina, drugi, na temelju istih podataka, govore o termonuklearnom ratu … Ovako ili onako, ovo je ohrabrujuća spoznaja, jer to znači da nuklearne elektrane budućih marsovskih doseljenika mogu raditi na lokalnim sirovinama.
Neutronski detektori
Kozmički neutroni, za razliku od alfa i beta čestica, tlo se u potpunosti ne apsorbira. Neki se neutroni reflektiraju s površine kamenih tijela, dok oni uspijevaju uroniti u zemlju za oko pola metra. Neutroni koji se vraćaju s površine u pravilu se već kreću puno sporije, njihova brzina i energija ovise o onome kroz što su prošli u tlu. Preciznije, samo jedan parametar mjeri se uz njihovu pomoć - sadržaj vodika.
Vodik, zbog lakoće atoma, učinkovito usporava neutrone u elastičnim sudarima, a ta učinkovitost izravno ovisi o njegovoj koncentraciji. Istovremeno, u slobodnom obliku, vodik neće ostati u tlu, posebno tamo gdje atmosferski tlak teži nuli. Da bi se vodonik pohranio u tlo, mora ga se vezati na kemijskoj razini, a voda ostaje najbolji lijek. Tako leteći iznad površine i prikupljajući podatke o brzinama neutrona koji "uzlijeću" može se odrediti približan sadržaj vode u tlu. Naravno, što niže letimo, točniji će podaci biti. Sateliti i dalje čine grešku od plus ili minus stotinu kilometara.
Podaci o raspodjeli vodika / vode u površinskim tlima Mjeseca i Marsa dobiveni su uz pomoć ruskih instrumenata LEND i HEND.
A ako su marsovski podaci već dvaput potvrđeni, mjesečevi još čekaju na njihovu provjeru. Na Marsu je sletište Phoenix sletjelo u obodnom području, a tamo gdje je HEND obećao do 70% vode u tlu, tačno ispod prašine nađen je sloj vodenog leda. A u Gale Crateru, gdje radi Curverity rover, HEND je obećao 5%, sadržaj vode u tlu se kreće od 3% do 5%, a samo rijetko naiđe na šest posto "oaza".
Nakon takvog uspjeha HEND-a, njegov brat DAN "sjedio" je izravno na roveru, a sada prikuplja podatke ne s visine od 300 km, kao njegov prethodnik, već od 0,5 m. Istina, dubina zvuka još uvijek ne prelazi 1 metar, ali prostorna rezolucija se povećala od desetaka kilometara do centimetra.
Međutim, unatoč uspjehu neutronskih detektora, u njih ne postoji konačno povjerenje. Ledenjaci na Mjesecu još uvijek čekaju svog otkrivača, a svemirske agencije, kao i privatne kompanije, sve više pažnje posvećuju Mjesečevim polovima. Iako koncentracija vlage tamo, prema satelitima, nije veća od 4%.
radari
Zvučenje planeta u radijskom rasponu počelo se provoditi sa Zemlje. Mnogo informacija dao je radio teleskop Arecibo, promjera 300 metara. Na primjer, još u 80-ima otkrio je na stupovima vruće Merkura čudan odraz koji vodeni led može dati. Znanstvenici dugo nisu mogli vjerovati da glečeri mogu postojati na planeti najbližoj Suncu. Morao sam pričekati rezultate sonde Messenger, koja je pomoću neutronskog detektora i laserskog dometa mogla potvrditi prisutnost leda.
Arecibo je pokazao impresivne slike tijekom supermona 2013. Na Mjesecu se uz njegovu pomoć mogu vidjeti posljedice katastrofalnih tokova lave i "poplave".
Ako se ove slike kombiniraju s mapama raspodjele minerala dobivenih s orbitalnim spektrometrima, moguće je sastaviti detaljnu geološku kartu područja, a moguće je i rekonstruirati evoluciju površine. Iako je čudno da do sad na Mjesec nije poslan satelit s moćnim radarom.
Ali tri radarska satelita odletjela su prema Veneri. Ne postoji drugi način da se prouči površina s orbite ovog planeta. Venera-15 i -16 preslikala je Sjeverni pol 1980-ih, a onda je, 1990-ih, Magellan napravio kompletnu kartu.
Sada je Cassini zauzet sličnim poslom u orbiti Saturna. Ovdje se radar koristi za prodiranje Titanove guste atmosfere. Tijekom brojnih letova, svemirska postaja postupno otkriva vječni veo i otkriva znanosti ovaj zaista nevjerojatan svijet, na neki način nevjerojatno sličan zemaljskom, ali na neki način upečatljivo različit.
Višestruka radarska ispitivanja omogućuju ne samo mapiranje, već i promatranje dinamičnih procesa. Tako se misteriozno pojavio, a zatim nestao otok smatrao znakom neprekidnih sezonskih promjena. Možda je to bio ledeni ledeni breg koji se srušio u metansko more.
Druge valne duljine i različiti radarski dizajni omogućuju vam da produbite dublje. U orbiti Marsa nalaze se dvije svemirske letjelice opremljene "zvučnicima za odjek" koji prodiru u kore planeta 1-3 kilometra.
Studija europske svemirske letjelice Mars Express omogućila je dobivanje podataka o snazi i strukturi polarnog leda, razlikovanje leda ugljičnog dioksida od vodenog leda i procjena vodnih rezervi.
Njegovo je skeniranje otkrilo drevne kratere asteroida, pokopane stotinama metara vulkanske lave i sedimentnih akumulacija Marsovskog oceana, na sjevernoj hemisferi planete. Znanstvenici su više puta primijetili očitu razliku u broju kratera meteorita na južnoj i sjevernoj hemisferi Marsa, a Mars Express je riješio misteriju. Ako se još uvijek neko nadao da će Marsovci biti pokopani u podmorskom Sionu od vakuuma, suše i mraza, onda imam loše vijesti za njih …
Svemirska letjelica New Horizons također ima instrumente za radarska istraživanja, ali veličina antene inferiorna je mnogim međuplanetarnim kolegama, pa će se istraživanje usredotočiti na pronalaženje i proučavanje atmosfere.
Radujem se rezultatima radarskog skeniranja jezgre kometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, što je za par napravilo svemirski brod Rosetta i Philae.
Radar je čak doveden na Mjesec. Kineski "Jade Hare" uspio je hodati samo stotinu metara, ali čak je i na njemu uspio doći do najzanimljivijih profila mjesečeve površine, do dubine od oko četiri stotine metara. Ubuduće će takve informacije biti od vitalne važnosti za izgradnju lunarne stanice, baze ili naselja.
Alpha protonska spektroskopija
Kada je u pitanju istraživanje svemirskih tijela prema zemljištu, praktično je nemoguće učiniti bez dodirivanja trenutaka alfa-protonske rendgenske fluorescentne spektroskopije.
Uređaji tipa APXS (alfa čestica rendgenskog spektrometra) instalirani su na sve NASA Mars rovere. APXS je dostupan na zemljištu Philae u jezgri kometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Na sovjetskim lunarnim roverima postojao je sličan uređaj (RIFMA).
Princip rada metode nalikuje gama spektroskopiji, s izuzetkom da senzor ima vlastiti izvor nabijenih čestica (neka vrsta radioaktivnog izotopa), prvenstveno alfa zrake. Proučeni uzorak zrači zračenjem i započinje žariti u rasponu rendgenskih zraka.
Štoviše, svaki kemijski element svijetli na svoj način, što omogućava dobivanje spektra elementarnog sastava.
Ovo je daleko od iscrpnog pregleda opreme za istraživanje solarnog sustava. U interplanetarnim vozilima u pravilu se instaliraju astrofizički instrumenti koji registriraju energetske čestice, međuplanetarno zračenje, plazmu i prašinu. Međuplanetarni letovi također vam omogućuju proučavanje svemira, odnos Sunca, planeta i međuzviježđa, ali to je druga priča.