Новости науки | ||||||||
05.03.02 Первые данные "Марсианской Одиссеи" - грунтовый лед | ||||||||
Аппарат NASA "Одиссей", запущенный в апреле прошлого года, о
чем мы сообщали в новости
за 07.04.01, прилетел к Марсу в октябре, затем выходил на
конечную орбиту с помощью аэроторможения (см. новость
за 25.10.01 и, наконец, стал выдавать научные результаты.
Главный результат на настоящий момент - обнаружение значительного
количества воды (льда) в верхних слоях грунта на высоких широтах
южного полушария Марса.
О первом прямом наблюдении признаков водяного льда в верхних
слоях марсианского грунта сообщается в пресс-релизе NASA от 1
марта. Пресс-релиз, как и большинство прессс-релизов NASA, написан
плохо и не содержит конкретных данных. Однако, есть нормальное
описание методики и результатов "Announcement
of Initial Science Findings", написанное участниками
эксперимента.
Признаки больших количеств грунтового льда были получены
независимо с помощью трех инструментов: Гамма-детектора,
Нейтронного спектрометра и Детектора нейтронов высоких энергий.
Методика состоит в следующем.
Поверхность Марса облучается космическими частицами высоких
энергий, которые, взаимодействуя в грунте, дают каскады вторичных
частиц. Значительную часть вторичных частиц составляют нейтроны
средних энергий (десятки МэВ и выше) и дальнейшая судьба этих
нейтронов зависит от состава грунта. Нейтроны успевают много раз
рассеяться на ядрах вещества грунта прежде чем вылетят наружу либо
поглотятся. В сухом грунте все ядра (кислород, кремний, углерод,
железо и т.п.) гораздо тяжелее нейтрона и при рассеянии на них он
теряет мало энергии. При наличии воды есть еще и водород, который
является очень эффективным замедлителем нейтронов (при
столкновении нейтрона с протоном из-за примерного равенства масс в
среднем передается порядка половины энергии при каждом
столкновении). Поэтому присутствие водорода в грунте сказывается
на спектре вылетающих нейтронов: чем больше воды, тем меньше
быстрых и промежуточных нейтронов и тем больше тепловых. Далее,
замедлившиеся тепловые нейтроны могут захватываться протонами
(ядрами водорода) с образованием ядер дейтерия. При этом
испускаются гамма кванты с фиксированной энергией 2.22 МэВ,
регистрирующиеся Гамма-детектором Одиссея. Быстрые и промежуточные
(надтепловые) нейтроны регистрировались Детектором нейтронов
высоких энергий и Нейтронным спектрометром соответственно.
На рис. 1 показан спектр гамма-квантов, на котором виден
четкий пик от реакции захвата нейтронов водородом. К сожалению, не
указан масштаб по осям - пик, как сказано выше, должен приходится
на 2.22 МэВ. Асимметричная форма пика связана с комптоновским
рассеянием гамма-квантов в детекторе при котором фотон может
вылететь, оставив в детекторе лишь часть своей энергии. На высоких
широтах (южнее 60 градусов) пик захвата гораздо выше чем для
умеренных широт, что говорит о том, что лед сосредоточен
преимущественно на высоких широтах в соответствии с результатами
теоретических оценок, сделанных задолго до полета Одиссея.
Та же картина подтверждается результатами измерений потоков
быстрых и надтепловых нейтронов (рис. 2 и 3 соответственно). Поток
нейтронов, измеренный при разных координатах Одиссея, показан
цветом, наложенным на карту Марса: красный цвет - много быстрых
нейтронов (мало воды), синий цвет - мало нейтронов (много воды).
Цветовая шкала темпа счета нейтронов приведена на рисунках. Видна
довольно четкая граница распространения подземного льда в районе
60-ой параллели.
Авторы эксперимента обещают в течение нескольких месяцев
сделать более точные оценки, представить данные другим
специалистам и опубликовать результаты. Сбор данных, который
позволит составить детальную карту марсианского грунтового льда,
продлится около двух лет.
Б.Штерн
|