< Океан Ганимеда похож на сэндвич

Российский прибор ХЕНД: 13 лет наблюдений за водой на Марсе

2 мая 2014 г. исполняется 13 лет с момента первого включения российского прибора ХЕНД на борту космического аппарата НАСА «2001 Mars Odyssey». 7 апреля 2001 в 15:02:22 UT аппарат был успешно запущен в космос с мыса Канаверал и начал свое путешествие в сторону Марса. Первое включение ХЕНД состоялось 2 мая 2001 в 12:29:26 UT ещё по пути к планете, и с тех пор прибор практически непрерывно производит измерения нейтронного и гамма-излучений. Таким образом, сегодня ХЕНД — рекордсмен по продолжительности непрерывной работы в окрестностях Марса среди российских приборов.

---

Главный научный результат ХЕНД — его данные представили убедительные доказательства в пользу существования воды на современном Марсе. Однако этим список достижений не исчерпывается, и важнейшее из них связано именно с продолжительностью работы. Благодаря столь долгому пребыванию у Марса собран значительный массив данных, которые касаются и современного климата Марса, и радиационного фона на орбите планеты, и даже далеких астрофизических гамма-всплесков. 

В состав научной нагрузки аппарата «2001 Mars Odyssey» входит комплексный инструмент GRS, включающий несколько независимых экспериментов. Один из которых — эксперимент ХЕНД, предназначенный для изучения состава поверхности Марса методами гамма- и нейтронной спектроскопии. Название прибора HEND (ХЕНД) образовано сокращением английского названия «High Energy Neutron Detector» — детектор высокоэнергичных нейтронов.

ХЕНД измеряет энергию и число нейтронов на орбите вокруг Марса. Нейтроны — один из хороших индикаторов водорода в грунте планеты, поскольку, взаимодействуя с ядрами водорода (протонами), они эффективно теряют энергию и замедляются. Поэтому, измеряя энергию нейтронов, можно понять, есть ли водород на определенном участке планеты. Поскольку одно из наиболее распространённых соединений водорода — вода, то, зная, где находится водород, можно с большой уверенностью судить о том, где на Марсе в верхнем слое грунта (до 60 см) находятся залежи водяного льда.

Основные научные задачи и результаты эксперимента ХЕНД:

Измерение абсолютной величины потока нейтронов от Марса в разных спектральных диапазонах 

Длительная работа на полярной круговой орбите позволяет решить эту задачу для разных участков марсианской поверхности, т.е. фактически построить глобальную карту спектральной плотности потока нейтронов от Марса: сколько нейтронов и какой энергии мы видим от планеты. В задачу эксперимента ХЕНД входит измерение эпитепловых и быстрых нейтронов (энергетический диапазон 0,4 эВ — 15 МэВ).

Картографирование водосодержащих областей на поверхности Марса. Определение массовой доли водяного льда и химически связанной воды, а также оценка глубины залегания водосодержащих слоев

Многолетние исследования Марса показывают, что в прошлом по его поверхности текли реки, а большие участки сегодняшней суши, возможно, занимали океаны. В современных климатических условиях жидкая вода на поверхности Марса не может существовать долго, однако под поверхностью в высоких широтах планеты сохранился водяной лед, а на умеренных и экваториальных широтах вода находится в связанном состоянии. Это физически связанная вода (на поверхности частиц грунта) или химически связанная вода (в составе гидратированных минералов). Длительная работа инструмента ХЕНД позволила с высокой статистической значимостью построить глобальную карту распределения водяного льда и связанной воды в поверхностном слое грунта Марса (см. карту на рис. 3) и решить несколько дополнительных задач.

Поиск сезонных вариаций нейтронного альбедо Марса над полярными областями планеты, определение поверхностной плотности и состава (примесь воды и пыли) сезонного покрова — «полярных шапок» Марса

Двенадцать лет работы инструмента ХЕНД на орбите вокруг Марса позволили непрерывно следить за сезонными вариациями углекислого газа (CO₂) в атмосфере и воды в верхнем приповерхностном слое грунта в течение цикла сезонов и сравнить наблюдаемые вариации с предыдущими марсианскими сезонными циклами. К настоящему времени накоплены данные более чем за 6 циклов (один марсианский год примерно равен двум земным). Пример, иллюстрирующий накопление сезонного покрова CO₂ на разных широтах в течение одного сезонного цикла, показан на рис. 1.

---