Вторник, 12.12.2017
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Очень низкое альбедо горячего юпитера WASP-12 b
18.09.2017 22:34 Давность: 85 days
Категория: Малые тела, Технологии
Количество просмотров: 409

Голь на выдумки хитра, или о радарных наблюдениях Весты в отсутствии радара



КА Dawn провел бистатические радарные наблюдения астероида Веста с помощью главной антенны, предназначенной для связи с Землей. Изучение рассеяния радиосигнала поверхностью Весты по время захода космического аппарата за астероид и выхода из-за него позволило определить текстуру поверхности Весты на масштабах в сантиметры и дециметры. В результате были обнаружены плоские участки, ассоциирующиеся с местами повышенной концентрации атомов водорода – возможно, содержащие подповерхностные залежи водяного льда.


Владислава Ананьева

КА Dawn не был оснащен радаром, однако у него на борту есть антенна высокого усиления, предназначенная для связи с Землей и излучающая радиоволны X диапазона (длина волны 3.55 см, правая круговая поляризация). Во время изучения Весты орбита космического аппарата была выбрана так, чтобы он почти постоянно находился в прямой видимости с Земли. Однако изредка КА Dawn все-таки заходил за Весту на короткий срок от 5 до 33 минут. Во время этих радиозатмений станция непрерывно передавала на Землю базовую телеметрию, которая принималась 70-метровыми антеннами Сети дальней космической связи НАСА. Принимая радиосигналы Dawn в моменты затмений, исследователи получили возможность наблюдать отражение и рассеяние радиоволн поверхностью Весты и, тем самым, изучить ее текстуру. Соответствующее исследование было опубликовано в журнале Nature.

За последние десятилетия бистатические радарные наблюдения с орбиты (когда космический аппарат излучает радиоволны, они отражаются от поверхности небесного тела, и их принимают на Земле) были проведены для Меркурия, Венеры, Луны, Марса, Титана и ядра кометы Чурюмова-Герасименко. В отличие от большинства подобных экспериментов радиолуч с КА Dawn падал на поверхность Весты под углом около 89°. Из-за низкой и притом переменной от точки к точке гравитации Весты орбитальная скорость Dawn оставалась невысокой (~200 м/с) и постоянно меняющейся, что затрудняло разделение основной (не рассеянной) радиоволны и радиоволн, отраженных от поверхности Весты. Однако высокое частотное разрешение радиосигналов все-таки позволило это сделать.

С помощью анализа спектра отраженных радиоволн удалось оценить относительную шероховатость поверхности Весты на масштабах в сантиметры и дециметры. Далее данные о шероховатости сравнивались с концентрацией атомов водорода в грунте, измеренной детектором нейтронов и гамма лучей GRaND, с распределением гидратированных минералов, обнаруженных строящим изображения спектрометром видимого и инфракрасного диапазона VIR, и с тепловой инерцией грунта.

Как оказалось, шероховатость поверхности Весты заметно меняется от точки к точке. В отличие от поверхности Луны, шероховатость Весты невозможно объяснить одним только процессом образования ударных кратеров. Были обнаружены гладкие (яркие в отраженных радиолучах) области площадью в сотни квадратных километров. Эти гладкие участки ассоциируются с местами повышенного содержания атомов водорода в грунте. Скорее всего, в формировании гладких областей принимали участие процессы выделения летучих из недр Весты.

Верхний рисунок: относительная шероховатость поверхности Весты, измеренная в нескольких местах. Степень шероховатости отражена с помощью цветовой шкалы, расположенной под картой Весты. Синим цветом показаны самые гладкие участки, красным – самые шероховатые. Цифрами отмечены номера витков вокруг Весты, во время которых проводились замеры. Второй сверху рисунок: концентрация атомов водорода в грунте Весты по данным GRaND. Синим цветом показаны наиболее сухие участки (0% H), красным цветом – наиболее влажные (0.04% H). Третий рисунок: содержание гидратированных минералов в грунте Весты. На самых светлых участках содержание гидратированных минералов максимально. Нижний рисунок: тепловая инерция поверхности Цереры. Оранжевым цветом показаны участки с минимальной тепловой инерцией (наиболее пористый грунт), синим цветом – участки с максимальной тепловой инерцией (наиболее плотный грунт).

Считается, что Веста утратила летучие в процессе гравитационной дифференциации и расплавления своего вещества, однако наблюдения КА Dawn показали, что гидратированнные минералы все-таки попадают на ее поверхность вместе с метеоритами (углистыми хондритами). Как показали авторы исследования, области наивысшей концентрации атомов водорода и максимального количества гидратированных минералов совпадают или как минимум ассоциируются с наиболее гладкими участками поверхности Весты, от которых мощность радиоэха максимальна. 

В отсутствии сглаживающей атмосферной или водной эрозии эти участки напротив должны быть максимально шероховатыми на масштабах в сантиметры и дециметры, поскольку они включают в себя кратерированные нагорья с покрывалами выбросов из кратеров Октавия, Марсия и Рея Сильвия. 

На Луне наблюдается сильная корреляция между возрастом поверхности и ее радарными свойствами. Молодые поверхности сильно шероховаты на масштабах в сантиметры и дециметры, поскольку засыпаны дециметровыми и метровыми обломками, выброшенными при астероидном ударе. С течением времени поверхность становится более гладкой, поскольку покрывается мелкой пылью, скрывающей крупные обломки. Однако для Весты такой корреляции нет. Отсюда авторы исследования делают вывод, что процесс образования ударных кратеров – не единственный формирующий поверхность Весты.

В заключение авторы нашли 10 мест на поверхности Весты, где отложения летучих могут находиться на небольшой глубине, и которые отличаются максимальной гладкостью. Эти места представляют наибольший интерес для будущих миссий к Весте, включающих посадку аппарата на ее поверхность.

Источник: https://www.nature.com/articles/s41467-017-00434-6


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Астрономическая единица

Единица длины, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца - 149 505 000 км. Она применяется для измерения расстояний в Солнечной системе. О соотношениях единиц длины, применяемых в астрономии... [далее]

Rambler's Top100