Nogle meget kloge mennesker har fundet ud af, hvordan man bruger MSL Curiositys navigationssensorer til at måle tyngdekraften af et Marsbjerg. Det, de har fundet, modsiger tidligere tanker om Aeolis Mons, alias Mt. Sharp. Aeolis Mons er et bjerg i centrum af Gale Crater, Curiositys landingssted i 2012.
Gale Crater er et enormt nedslagskrater, der er 154 km (96 mi) i diameter og omkring 3,5 milliarder år gammelt. I midten er Aeolis Mons, et bjerg omkring 5,5 km (18.000 ft) højt. Over en periode på cirka 2 milliarder år blev sedimenter aflejret enten af vand, vind eller begge, hvilket skabte bjerget. Efterfølgende erosion reducerede bjerget til dets nuværende form.
Nu en nyt papir publiceret i Science, baseret på tyngdekraftsmålinger fra Curiosity, viser, at Aeolis Mons’ grundfjeldslag ikke er så tætte, som engang troede.
Curiositys tyngdekraftsmålinger minder om tidligere dage i solsystemets udforskning, hvornår Apollo 16 astronauter brugte deres Moon buggy, eller Lunar Roving Vehicle, til at måle Månens tyngdekraft. Det var helt tilbage i 1972. I vores tid er dets robotter i stedet for astronauter, der sætter fod på fjerne verdener, men udforskningsånden og videnskaben er den samme.
Side-by-side billeder viser NASAs Curiosity-rover (til venstre) og en månebuggy kørt under Apollo 16-missionen. Billedkredit: NASA/JPL-Caltech
Det nye studie er baseret på gravimetri, måling af meget små ændringer i gravitationsfelter. Det kan kun udføres på jorden, versus gravimetri i stor skala udført fra et kredsende rumfartøj. For at tage disse målinger genbrugte forskerholdet Curiosity's accelerometre , instrumenter ombord på roveren, der bruges til navigation.
Når de kombineres med gyroskoper, fortæller accelerometre roveren, hvor den er på Mars, og hvilken vej den vender. Smarttelefoner har dem også, og de bruges af apps, der giver dig mulighed for at pege din telefon mod himlen og læse navnene på stjerner. Selvfølgelig er Curiositys gyroskoper og accelerometre langt mere nøjagtige end noget andet inde i en smartphone.
'Jeg er begejstret for, at kreative videnskabsmænd og ingeniører stadig finder innovative måder at gøre nye videnskabelige opdagelser på med roveren.'
Studie medforfatter Ashwin Vasavada, Curiositys projektforsker, NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien.
MSL Curiosity fangede dette billede fra dets landingssted ved Gale Crater. I det fjerne er Mt. Sharp, eller Aeolis Mons, Curiositys endelige mål. Billedkredit: Af NASA/JPL-Caltech.
Holdet målte ændringen i gravitationsfeltet af Mt. Sharp da roveren besteg den. Tyngdekraften svækkes med højden, og Curiositys instrumenter blev re-kalibreret for at måle disse små ændringer. Ud fra disse ændringer blev densiteten af den underliggende sten udledt.
De gravimetriske målinger viste, at klippen under bjerget er mindre tæt end antaget, hvilket betyder, at den er relativt porøs. Dette strider imod tidligere forskning, der viser, at kraterbunden tidligere lå begravet under flere kilometer sten.
'De lavere niveauer af Mount Sharp er overraskende porøse,' sagde hovedforfatter Kevin Lewis fra Johns Hopkins University. 'Vi ved, at de nederste lag af bjerget blev begravet over tid. Det komprimerer dem og gør dem tættere. Men dette fund tyder på, at de ikke blev begravet af så meget materiale, som vi troede.'
I deres papir viser forskerne, at deres målinger omfatter grundfjeld til en dybde på flere hundrede meter, ikke blot overfladesten. De målte en gennemsnitsdensitet på 1680 ± 180 kg m -3. Det er meget mindre tæt end typiske sedimentære bjergarter. Da sedimentære bjergarter vinder tæthed ved at blive komprimeret under en større ophobning af sten, tyder deres lave tæthed på, at de ikke blev begravet så dybt.
Dette billede blev taget af NASAs Mars Reconnaissance Orbiter. Det viser en del af Curiositys sti, forbi Bagnold-klitterne i Gale Crater, gennem Murray-formationen ved bunden af Mt. Sharp og op ad den nederste skråning af Mt. Sharp. Billedkredit: NASA/JPL-Caltech.
På en måde tilføjer disse fund kun mysteriet om Mt. Sharps dannelse, struktur og erosion. For eksempel ved vi stadig ikke, om Gale Crater engang var fuldstændig fyldt med sediment, og at sedimentet blev eroderet til den moderne form af Mt. Sharp. Det kan være, at kun en del af krateret nogensinde har været fyldt med sediment.
På den anden side er toppen af Mt. Sharp højere end kanten af krateret. Baseret på det har anden forskning foreslået, at Gale Crater var fuldstændig fyldt med sediment, og at Mt. Sharp er en rest af et meget højere bjerg, end vi ser nu. Men hvis det er tilfældet, så går disse nye resultater imod det. Hvis disse klipper ved de nedre dele af Mt. Sharp blev begravet så dybt, ville deres målte tæthed være meget højere.
Et sammensat billede af Gale Crater og Mt. Sharp, eller Aeolis Mons. Billedet kommer fra tre kredsløb: ESAs Mars Express Orbiter, NASAs Mars Reconnaissance Orbiter og Viking Orbiter. Den svage grønne prik i bjergets forgrund er Curiositys landingssted. Billedkredit: Af NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS.
En anden ræsonnement er afhængig af æolisk sedimentation. Æolisk betyder vinddrevet. I denne hypotese førte vinden sediment ind i krateret, afsatte det på Mt. Sharp og byggede det op til mere eller mindre den form, det tager nu. I så fald ville klipperne målt af Curiosity aldrig være blevet komprimeret. Det ville forklare deres lave tæthed sammenlignet med andre begravede, sedimentære bjergarter.
'Der er stadig mange spørgsmål om, hvordan Mount Sharp udviklede sig, men dette papir tilføjer en vigtig brik til puslespillet,' sagde studiets medforfatter Ashwin Vasavada, Curiositys projektforsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien. 'Jeg er begejstret for, at kreative videnskabsmænd og ingeniører stadig finder innovative måder at gøre nye videnskabelige opdagelser på med roveren,' tilføjede han.
Denne undersøgelse løser ikke debatten om Gale Crater og Mt. Sharp, men den tilføjer en vis klarhed. Det viser også nytten af rover-baserede gravimetriske målinger til at forstå Mars historie.
Derudover er det bare rigtig fedt.
Kilder:
- Pressemeddelelse: Nysgerrighed i 'Mars Buggy' måler et bjergs tyngdekraft
- Forskningsartikel: En overfladetyngdekraftgennemgang på Mars indikerer lav grundfjeldstæthed ved Gale-krateret
- Wikipedia-indlæg: Gale Crater
- Wikipedia-indlæg: Mount Sharp