В США сейчас проходит научная конференция Луны и планет (44th Lunar and Planetary Science Conference), на которой обнародуют новые результаты исследований Марса, проведенные MSL Curiosity. Ученые из США рассказали о том, что их приятно удивили возможности их камер MastCam, оказавшиеся способны видеть то, что не предполагалось, а ученые из России — о том, что их удивила поверхность Марса, которая оказалась насыщенна водой так, как не обещали никакие модели.
(Сразу предупреждаю: внутри много науки и графиков).
MastCams — это две цветные двухмегапиксельные камеры, которые расположены на мачте марсохода. Они имеют фиксированное фокусное расстояние: правая 100 мм, а левая 34 мм. Благодаря этому правый «глаз» используется для детальной съемки, а левый — для обзорной. Когда Curiosity только проектировался, фанат 3D фильмов режиссер Джеймс Кэмерон приложил массу усилий, чтобы полетели две одинаковые камеры с переменным фокусным расстоянием. Они были сделаны, но не успели пройти испытаний, поэтому Curiosity на один глаз дальнозоркий, на другой — близорукий. (Подробное техническое описание этих камер и некоторых других устройств Curiosity можно найти: здесь)
Впрочем это не мешает создавать стереопанорамы высокого качества. (Доступны вконтакте по тегу #MarsAnaglyph).
Камеры имеют 1600×1200 CCD матрицу Kodak KAI-2020 со стандартным фильтром Байера, а значит снимают цветные фотографии без обработки, которая была необходима его марсианским предшественникам. Помимо несъемного фильтра, каждая камера оснащена набором дополнительных, которые пропускают только волны определенной длины. Они располагаются на колесе между объективом и матрицей.
Сочетание фильтров Байера и дополнительных, обеспечивает до 12 различных спектральных диапазонов, в которых Curiosity может проводить съемку. Причем только половина из фильтров захватывает видимый диапазон, остальные позволяют проводить анализ в недоступном зрению инфракрасном диапазоне.
Все это позволяет исследовать поверхность более детально, насколько не обеспечили бы даже опытные глаза геолога человека. Ученые сопоставили съемку камерами MastCam и сравнили их со спектральными данными, полученными другими приборами. Благодаря этому удалось выяснить, что мультиспектральная фотосъемка способна выявить гидратированные материалы, т.е те, при формировании которых участвовала вода и содержится в них.
Слева на графике показана степень отражения света разной длинны волны участка Knorr, регистрируемая мачтовыми фотокамерами через разные фильтры, справа — степень отражения характерная для различных материалов. Характерен провал в инфракрасном свете для гидратированных материалов. Глина, в которой видны светлые жилы, хоть и сформирована под действием воды, но не включает ее на молекулярном уровне, поэтому разница определяется при съемке MastCam.
NASA использует цветовое кодирование, которое отражает «сигнал гидратации» различной силы:
Камешек Tintina, который отломили колесом, показал белый излом:
И его сигнал гидратации оказался очень силен:
Зато сравнение четырех участков поверхности в месте John Klein гидратированных материалов не показало, хотя разница в характеристиках грунта видна:
Рассказали на конференции и о том, какая разница между «сырым» (raw), «натуральным» (natural) и «сбалансированным» (white balanced) цветом снимков. Как бы кому ни хотелось, но реальный Марс «краснее» даже того, что показывают камеры марсохода. А близкие для нашего зрения цвета получаются дополнительной обработкой «как если бы мы видели на Земле».
Такие данные NASA получило благодаря использованию цветовых маркеров размещенных на «солнечных часах» Curiosity:
Для выявления более тонких цветовых деталей производится обработка под ложные цвета (false color), при том их ложность проявится если взглянуть в том же режиме на «солнечные часы»:
Скучный оранжево-коричневый цвет Марса обусловлен его пыльностью, тогда как свежие изломы обнажают неожиданные цвета вроде этого бело-голубого камня Sutton_Inlier.
От новостей из Калифорнии переместимся к новостям из Москвы.
На той же Лунной и планетарной конференции российские представители поделились результатами работы прибора DAN.
Напомню — это прибор, который регистрирует с какой энергией нейтроны вылетают из поверхности Марса. Происходит это тогда, когда она бомбардируется космическими заряженными частицами, или из источника нейтронов DAN. В зависимости от того, ловит прибор космические нейтроны или производит их сам режимы работы его называются пассивными или активными.
Водород в грунте тормозит нейтроны, поэтому можно определять как много его находится под прибором оценивая процент «быстрых» и «заторможенных» частиц. В основной массе водород означает либо воду, либо гидроксил (ОН). Детектор на глубину 60 см определяет уверенно, но способен уловить сигналы и до 1 м.
Еще когда Curiosity преодолел первую сотню метров ученые отметили, что данные с DAN в целом соответствуют ожиданиям: грунт оказался очень сухим и только на максимально достижимой глубине вода достигала 5%, а выше не превышала 1%. Это было вполне предсказуемо, ведь на марсианском экваторе в летнее время температура может подниматься выше 30 градусов по Цельсию, а низкое давление приводит к тому, что вода сразу испаряется. Такие условия не оставляют шансов найти лед в пределах полуметра-метра от поверхности.
Когда же Curiosity спустился в Yellowknifle Bay, который считается дном древнего озера, данные с прибора начали удивлять. Он стал показывать, что, местами, верхний слой поверхности влажный — до 3%, а под ним начинается «пустыня» с 1% содержания воды. То есть DAN выявил «слоистость» Марса даже на небольших глубинах, и эти данные позволят ученым полнее представить картину изменений на планете, которые привели к той ситуации, что наблюдается сейчас.
Разница в показаниях определялась не только на значительных отрезках пробега:
Но и в считанных «шагах» марсохода:
Ученые пока не торопятся интерпретировать полученную информацию и продолжат работу далее. Хотя в ближайшие недели движение марсохода не предвидится, так что обновлений от DAN мы увидим не скоро. Остается надеяться, что реванш будет, когда Curiosity отправится в долгий путь к горе.
На конференции канадцы тоже поделились своими результатами.
Они работают с прибором «Альфа-протонный спектрометр рентгеновских лучей» (APXS), который расположен на манипуляторе:
Он позволяет определять химическое содержание поверхности, которая подвергается исследованию. Для того, чтобы повысить качество анализа, Curiosity оснащен кистью, которая удаляет пыль:
APXS проводил уже множество анализов, но опубликовали результаты одного, с участка Portage. На графике в схематичной форме отображено содержание различных элементов в трех типах поверхности: неочищенной от пыли, очищенной, очищенной и богатой белыми прожилками. Последняя выделяется высоким содержанием серы и кальция, что в целом соответствует гипсу.
Конференция еще продолжается, и результаты в ближайшие пару дней пополнятся. Ожидаются как минимум материалы по работе лазера ChemСam.
В эти выходные компьютер Curiosity снова выдал ошибку, но на этот раз проблему быстро выявили и ликвидировали — виновником оказался ошибочный файл, который удалили. К работе марсоход должен вернуться в ближайшие дни, но 4 апреля связь с ним прервется на 4 недели, пока между Марсом и Землей будет проходить Солнце. Думаю в это время я дорасскажу, что там интересного поведали на сегодняшней конференции.
