Карта марса: Карта Марса: геология Красной планеты |

Содержание

Создана самая подробная карта Марса с указанием мест, где раньше была вода

Сегодня Марс представляет собой пустынную планету, которая явно не предназначена для комфортной жизни. Но когда-то давно она была совершенно другой — у нее была атмосфера, а на поверхности протекала жидкая вода. До недавнего времени ученым было известно о тысячах местах, которые были покрыты морями и океанами. Об этом, по крайней мере, свидетельствовали глинистые отложения, которые образуются при длительном взаимодействии с водой. Недавно ученые объединили данные, собранные орбитальными станциями Mars Express и Mars Reconnaissance Orbiter, и создали карту с сотнями тысяч мест с признаками наличия воды — получается, что Марс был более водной планетой, чем считалось ранее. Найденные области покрыты не только глиной, но и другими минералами, которые образуются при наличии воды. На эту карту стоит посмотреть всем — она может помочь раскрыть многие тайны Марса.

Ученые создали карту, на котором видно, что Марс был полон воды

Карта Марса с водной поверхностью

Подробную карту марсианских областей, в которых миллиарды лет назад протекала вода, удалось создать благодаря данным, собранным орбитальными станциями Mars Express и MRO. Оба исследовательских аппарата оснащены спектрометрами, которые анализируют состав марсианской поверхности, ориентируясь на характеристиках отраженного от них света. Судя по карте, на Красной планете не так уж и много мест, которые не были изменены под влиянием воды — в разные периоды времени, жидкая вода имелась практически во всех областях.

Станция Mars Express создана Европейским космическим агентством

Станция Mars Reconnaissance Orbiter создана американским агентством NASA

Ранее на то, что в определенных областях Марса имелась вода, намекала глина. Многие образцы глины были найдены при помощи аппарата «Кьюриосити» и других марсоходов. Однако, при воздействии воды образуются и многие другие минералы, часть из которых тоже была обнаружена на планете. Например, орбитальные станции нашли на поверхности минералы вермикулиты, смектиты и хлориты — обычно они образуются при взаимодействии воды с железом или магнием. Также существует глина белого цвета, которая известна как каолин и образуется в результате длительного контакта воды с алюминием.

Марсоход «Кьюриосити»

Взяв это во внимание, ученые обнаружили сотни тысяч мест, в которых могла иметься вода, и создали подробную карту.

Подробности о новой карте воды на Марсе

Читайте также: У NASA новый план добычи марсианского грунта — что изменилось?

Как менялся Марс в ходе истории

В ходе научной работы ученые узнали еще кое-что интересное. Ранее они считали, что сначала вода на Марсе образовала глину, а потом испарилась и оставила после себя соли. Однако, новый набор информации показывает, что некоторые отложения соли образовались на миллионы лет раньше, чем образцы глины. Так что, не исключено, что на протяжении многих лет представление исследователей о развитии Марса было ошибочным. Ученым предстоит провести много научных работ, чтобы узнать причины возникновения более «старых», чем глина, солей.

Новая глобальная карта водных минералов Марса

Также исследователям интересно, существовала ли вода на Марсе постоянно, или она возникала только время от времени. Изначально казалось, что новая карта мало чем может помочь ученым найти ответ на этот вопрос. Однако, планетолог Люси Риу (Lucie Riu) отметила, что если они сумеют рассчитать более точное количество имевшейся в каждой области воды, они смогут узнать больше подробностей о движениях водных потоков и их стабильности.

Япония хочет построить базы на Марсе и Луне. Какими они будут?

Как люди полетят на Марс

Больше всего созданная карта полезна для планирования будущих миссий. Какими бы они ни были, с человеческим экипажем или без, полученные данные позволят понять, какие области Марса нужно изучать в первую очередь. В местах, где раньше больше всего воды, могут иметься скрытые источники, которые можно использовать во время строительства марсианских станций (а такие планы у NASA имеются). К тому же, в таких областях могут сохраняться живые организмы или хотя бы их останки — мы же, в конце концов, хотим убедиться, что мы не одни во Вселенной?

Новая карта поможет ученым составить более продуманный план полета на Марс

Чтобы не пропустить полет людей на Марс, подпишитесь на наш Telegram-канал. Все свежие новости науки и технологий только там!

Первые полеты людей на Марс явно пройдут очень тяжело. По словам специалистов, сначала астронавты будут вынуждены пройти очень сложную подготовку, потому что им предстоит побывать в крайне экстремальных условиях. Также руководителям миссий придется заранее доставить на Марс около 25 тонн запасов продовольствия. После спуска на планету, мышцы людей наверняка будут сильно ослаблены и сначала они не смогут ходить на ногах — придется передвигаться на герметичном вездеходе. О том, как пройдут первые полеты людей на Марс, вы можете почитать в этом материале.

Загадки космосаПланета Марс

Для отправки комментария вы должны или

Красивая и подробная геологическая карта Марса, сделанная на Python, GDAL / Хабр

На этой неделе — творческое переосмысление геологической (или все же ареологической?) карты Марса на основе карты, сделанной USCS. Использовалась те же геологические данные, что и для оригинальной, но было добавлено больше топонимов и подписей, проведен редизайн визуального стиля, а термины из легенды карты упрощены для общего понимания.

Одной из самых сложных частей проекта было сделать перевод условных обозначений на язык не специалистов. Оригинальная карта была сделана для геологов, поэтому большую часть вокабуляра пришлось пересмотреть. Например, новая расшифровка значения края кальдеры — “Граница пустой магматической камеры, оставшейся после извержения вулкана”. В оригинале было ”Овоидный бугорок, очерчивающий одну или несколько слитых частично или полностью закрытых впадин; коллапс вулкана, связанный с извержениями и, возможно, взрывными извержениями”.

Во многих случаях переведенные обозначения были более неточными или менее информативными, чем оригинальные, поэтому также включили оригинальные аббревиатуры для каждого типа геологического элемента. Эти метки могут содержать ссылки на исходные данные, если вдруг захочется узнать больше о каждом типе геологического образования в научных терминах.

Некоторые из особо-примечательных геологических объектов на Марсе. 1: Гора Олимп, самый большой вулкан в Солнечной системе. 2: Долины Маринер, система глубоких каньонов длиной более 4000 км. 3: Равнина Эллада, самый большой видимый ударный кратер в Солнечной системе. 4: Марс геологически разделен на Северную низменность (бледно-зеленую) и Южную горную местность (коричневая). Ударные кратеры, образованные падающими астероидами и кометами (неоново-желтые), разбросаны по всей планете.

Для карты использовались следующие отдельные слои. 1-3: Геологические элементы, геологические контакты и геологические особенности из набора данных USGS. 4-5: уровень наклона и из двух источников USGS. 6: Номенклатура от IAU (Международный Астрономический Союз). 7-8: линии сетки и 3D-эффект, разработанный в Photoshop.

Много времени ушло на выбор проекции для проекта. Чтобы точно показать, какая часть планеты состояла из каждого геологического образования, в итоге использовалась проекция Эккерта IV. Этот тип проекции карты искажает контуры объекта, но сохраняет относительную площадь фигур по всей поверхности планеты. Такая проекция не подходит для визуализации полярных регионов, поэтому также добавили четыре карты-врезки в углы, чтобы показать каждое полушарие Марса (северное, южное, восточное и западное).

Чтобы сравнить эти различные проекции карты, вы можете использовать индикатрису Тиссо — набор кругов одинакового размера, нанесенных в разных местах земного шара. Все проекции карты искажают пространство, но вы можете видеть, что эффекты сильно различаются в зависимости от проекции.

1: Равнопромежуточная. 2: Экерт IV. 3-5: Ортографические проекции с центром на разных долготах и широтах

Рассказ о реализации

В данном проекте использовались открытые данные USGS, IAU и NASA.

Стек технологий: Python 3.7.1, GDAL 2.4.1, Illustrator CC 2019 и Photoshop CC 2019 (можно заменить на бесплатные Gimp и Inkscape, например).
Также нужно установить пакеты: matplotlib numpy, pandas, cartopy, jupyter.

Сбор и обработка данных

Создание модели рельефа (DEM)

Модель рельефа — это данные, содержащие информацию о высоте различных точек на планете. В проекте использовались данные, полученные из Геологической Службы США. Каждый пиксель в файле GeoTIFF — это 16-битное число, которое описывает высоту точки.

Примечание: многие программы не могут нормально прочитать этот файл, так что то, что он выглядит странно в формате предпросмотра или в других неспециализированных программах — это нормально. В рамках проекта работа с ними шла через GDAL (англ. Geospatial Data Abstraction Library — библиотека абстракции гео-пространственных данных).

Создание проекций карты

Как уже говорили выше, для основной карты использовали проекцию Эккерт IV, которая сохраняет неизменной площадь, а для врезанных карт полюсов использовалась ортографическая проекция.

Изменяем проекцию в DEM-файле: в исходном файле использовалась равнопромежуточная проекция, поэтому нужно ввести следующий код в командную строку, чтобы осуществить перевод. Код использует оригинальный файл intif и создает новый outtif, в формате eck4 (Эккерт IV) проекции.

gdalwarp -t_srs "+proj=eck4" ./path_to_intif.tif ./path_to_outtif.tif

Потом уменьшаем разрешение DEM, просто сокращая размер каждого пикселя до 1500×1500 метров, используя метод average. Это позволит сократить время обработки, да и уменьшение разрешения в этот момент сделать проще, чем потом.

gdalwarp -tr 1500 1500 -r average ./path_to_intif.tif ./path_to_outtif.tif

Отмывка и карта склонов

Дальше мы используем получившийся файл для создания карты с отмывкой и карты склонов для каждого полушария планеты.

Карта после отмывки показывает тени из воображаемого источника света, свет падает на карту сверху. Он воображаемый, потому что в реальном мире так не бывает — одиночный источник света создаст тени под разными углами в разных частях шара. Встроенная функция hillshade в GDAL устанавливает угол падения света одинаковый для всей карты. Для данного проекта z, вертикальное увеличение, поставили равным 20. Это увеличивает каждое значение высоты в 20 раз, чтобы сделать рельеф более контрастным и обеспечить отображение теней.

gdaldem hillshade -z 20 ./path_to_intif.tif ./path_to_hillshade.tif

Карты склона выделяют крутые части карты и добавляют больше информации к топографической отмывке (которая подчеркивает абсолютную высоту, а не крутизну).

gdaldem slope ./path_to_intif.tif ./path_to_slope.tif

Ортографические проекции

В дополнение к карте в проекции Эккерт IV также сделаны четыре карты полушарий Марса. Проекция Эккерт IV плохо подходит для отображения Северного и Южного полюсов, поэтому эти две врезки очень полезны для их понимания. Для получения отмывки и карты склонов повторяем код с небольшими изменениями — ortho вместо eck4 и обозначаем центр долготы и широты для каждой карты (North:+lat_0=90 +lon_0=90, South :+lat_0=-90 +lon_0=90, East:+lat_0=0 +lon_0=90, West:+lat_0=0 +lon_0=270).

gdalwarp -t_srs "+proj=ortho +lat_0=90 +lon_0=0" ./path_to_intif.tif ./path_to_outtif.tif
gdalwarp -tr 1500 1500 -r average ./path_to_intif.tif ./path_to_outtif.tif
gdaldem hillshade -z 20 ./path_to_intif.tif ./path_to_hillshade.tif
gdaldem slope ./path_to_intif.tif ./path_to_slope.tif

Легенда карты

Международный Астрономический Союз отвечает за присвоение имен внеземным объектам. Можно просто скачать файл в формате CSV, содержащий все объекты для каждой планеты прямо с их сайта. Для этого надо использовать функцию Advanced Search (расширенного поиска), чтобы скачать All Feature Types (все типы объектов) для вашей планеты — Target (Mars), но только с Approval Status of Adopted by IAU — одобренные МАС. В разделе Columns to Include section (столбцы для включения) выберите Feature ID, Feature Name, Clean Feature Name, Target, Diameter, Center Lat/Lon, Feature Type и Feature Type Code. Также можно включить Origin (происхождение), если хотите добавить в проект дополнительную информацию об объектах, такую как, например, в честь кого он был назван.

Геологические структуры и элементы

Геологическая карта показывает различные типы пород и другие особенности, такие как линии разломов и русла рек. У USGS есть красивая геологическая карта Марса, которую мы и используем в качестве исходной. Для работы с этими данными загрузите архив базы данных (790 МБ) с USGS Geologic Map. В следующем разделе, посвященному дизайну карты в Python, объясняется, как получить доступ и отобразить каждый тип данных в этой базе данных.

Дизайн карты в Python

Мы создаем шесть чертежей (plots) с геологическими элементами, структурами, особенностями, двумя видами текстовых подписей и сеткой. Часто стоит разделять данные для обработки, чтобы легко применять при необходимости эффекты из Photoshop или Illustrator. В matplotlib использовался gridspec, чтобы настроить все элементы так, чтобы каждый subplot занимал конкретное место в пределах декоративной рамки.

Геологические элементы — это различные виды рельефа, составляющие поверхность планеты. Разные скальные элементы обычно представлены разными цветами. Набор данных USGS помечает каждую породу 2–3 буквенным кодом, обозначающим тип элемента. Назначаем цвет каждому буквенному коду, составив таблицу пар код-цвет в Mars_geologic_units.csv. Мы обращаемся к этому файлу при построении каждого элемента в cartopy и matplotlib. Сохранение графических параметров в отдельном файле облегчает использование различных цветовых схем и обособляет дизайн от кода.

Геологические контакты — это границы между геологическими породами. Некоторые геологические границы являются приблизительными или скрыты под пылью. Как и для геологических пород, используем файл конфигурации Mars_geologic_boundaries.csv, чтобы отобразить каждый тип геологического контакта в другом цвете. На окончательной карте настраиваем отображение некоторых геологических контактов в виде пунктирных линий, просто открыв PDF в Illustrator и выбрав все объекты одного цвета (Select -> Same -> Stroke color).

Геологические особенности — это другие видимые линии на поверхности планеты, такие как каналы, края кратеров или гребни гор. В датасете есть 13 различных типов. Чтобы отобразить каждый из них в особом стиле, каждый отобразили в другом цвете, а затем стилизовали линии в Illustrator. Это позволило применить специальных эффекты, такие как градиентные хвосты, чтобы показать направление движения каналов оттока и лавовых потоков.

Условные обозначения

Для карты использовалось два набора данных для меток. Первый — это официальный от IAU. Размеры меток создаются в соответствии с размером объекта, хотя все равно финальную настройку размеров необходимо делать в Illustarator.

Второй набор меток добавляет для каждой крупного геологического элемента аббревиатуру. Это облегчает пользование легендой карты, поскольку некоторые цвета изменяются из-за теней. К коду здесь пришлось подойти творчески, а именно — нарисовать каждую аббревиатуру в геометрическом центре геологической формы, что не для всех случаев идеально. Но для данного проекта это было нормально, поскольку потом по плану все равно эти подписи будут двигаться вручную, чтобы избежать наложения на будущие подписи.

Места высадки: чтобы отобразить места высадки марсоходов и других космических аппаратов, использовалось улучшенное цифровое изображение от NASA в качестве фона. Чтобы показывать все 4 полушария планеты, пришлось поменять проекцию — landing_sites.ipynb.

Сохранение результатов из Matplotlib

Обычно результаты сохраняются в формате pdf, чтобы провести финальные правки текста и форм в Illustrator. Вот пара стандартных команд, которые облегчают последующую редактуру:

import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.backends.backend_pdf as pdf
# Выгружает текст в редактируемом формате, а не в формате формы:
matplotlib.rcParams['pdf.fonttype'] = 42
# Сохраняет вертикальное положение для картинок
matplotlib.rcParams['image.composite_image'] = False
# Удаляет границы и тики из subplot
ax.axis('off')
# Убирает padding и margins отовсюду
plt.margins(0,0)
plt.subplots_adjust(top=1, bottom=0, right=1, left=0, hspace=0, wspace=0)
plt. gca().xaxis.set_major_locator(plt.NullLocator())
plt.gca().yaxis.set_major_locator(plt.NullLocator())
#Сохраняет в pdf
pp = pdf.PdfPages('./savename.pdf', keep_empty=False)
pp.savefig(fig)
pp.close()
# если не нужно сохранять в векторах
# можно делать сразу в PNG и правит сразу в Photoshop:
plt.savefig('./savename.png', format='png', dpi=600, pad_inches=0, transparent=True)

После сохранения PDF его нужно отредактировать так, чтобы каждый объект можно было редактировать независимо. В Illustrator выберите все в файле и идите в Object —> Clipping Mask —> Release. В этот момент стоит также удалить бэкграунд и границы, если вы их делали раньше.

Дизайн в Illustrator и Photoshop

Экспортирование из Python в PDF позволяет использовать некоторые функции графических редакторов, которых или нет, или их реализация гораздо более трудозатратна.

В этом проекте не так много особых текстовых эффектов, так что редактирование было минимально.

Создание теней под текстом в Photoshop

Для создания этого эффекта нужно скопировать слой с подписями и зайти в Filter —> Blur Gallery —> Field Blur. Для теней хорошо создавать два слоя с blur на 20% прозрачности — один с Blur равным 4px, а другой — 10px.

Цвета и шрифты

Чтобы карты выглядела продумано, для карты выбирались цвета из заранее продуманной палитры на 70 цветов. Два шрифта (Redflowers and Moon).

Разработка цветовой схемы

В начале проекта было создано 14 различных цветовых схем. Первоначальная идея состояла в том, чтобы иметь уникальную цветовую палитру для каждой планеты, но в итоге использовалась одна и та же коллекция цветов во всех проектах.

Декоративные иллюстрации

В проекте хотелось комбинировать большие датасеты и ручные элементы в стиле художников William Morris или Alphonse Mucha. Для этого перед разработкой была собрана большая коллекция картин для вдохновения.

На старте хотелось попробовать разные вариации рамок для карты. Была создана коллекция из 18 разных паттернов.

Однако в процесс реализации стало понятно, что данных слишком много и все и так выглядит очень скучено. В итоге был выбран только один паттерн для обрамления главной проекции.

Итоговый результат:

Ссылка на github

Реферальные ссылки:
Astronomy. Andrew Fraknoi, David Morrison, Sidney C. Wolff et al. OpenStax 2016.

Gazetteer of Planetary Nomenclature. International Astronomical Union (IAU) Working Group for Planetary System Nomenclature (WGPSN) 2019.
Planetary Symbology Mapping Guidelines. Federal Geographic Data Committee.
Mars HRSC MOLA Blended DEM Global 200m v2. NASA PDS and Derived Products Annex. USGS Astrogeology Science Center 2018.
Geologic Map of Mars SIM 3292. Kenneth L. Tanaka, James A. Skinner, Jr. , James M. Dohm, Rossman P. Irwin, III, Eric J. Kolb, Corey M. Fortezzo, Thomas Platz, Gregory G. Michael, and Trent M. Hare. USGS 2014.
Viking Global Color Mosaic 925m v1. NASA PDS, 2019

Missions to Mars. The Planetary Society.
Fonts: Moon by Jack Harvatt and RedFlower by Type & Studio.
Advice: Thank you to Henrik Hargitai, Oliver Fraser, Thomas Mohren, Chris Liu, Chloe Pursey, and Leah Willey for their helpful advice in making this map.

Создана новая карта содержания водорода в грунте Марса — Поиск

30.06.2022

Создана новая карта содержания водорода в грунте Марса по данным российского нейтронного телескопа ФРЕНД на борту аппарата TGO российско-европейской миссии «ЭкзоМарс-2016». На ней можно увидеть как обширные «засушливые» районы, так и своеобразные «оазисы», где содержание водорода в грунте превышает 20%. Загадка заключается в том, что эти «оазисы» находятся на умеренных широтах, где температура и давление атмосферы не благоприятствуют сохранению воды. Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.

Нейтронный спектрометр ФРЕНД измеряет поток и энергетический спектр нейтронов от поверхности Марса. По этим данным можно восстановить содержание водорода на поверхности и в грунте планеты на глубину до 1 метра. Зная концентрацию водорода, можно предположить, сколько воды могло бы находиться, если бы весь обнаруженный водород принадлежал именно молекулам воды (h3O).

Последний показатель называется WEH (сокращение от Water Equivalent Hydrogen, «водяной эквивалент водорода») и измеряется в массовых процентах (wt%, от weight percent). WEH = 20 wt% означает, что вода в данном объёме грунта составляет 20 процентов от массы, если предположить, что весь наблюдаемый водород входит именно в молекулы воды.

Если WEH > 20 wt%, то, скорее всего, прибор наблюдает чистый водяной лёд. На Марсе это значение действительно наблюдается на полярных широтах выше 60 градусов — там прибор видит районы вечной мерзлоты. На умеренных широтах (полоса вокруг экватора до 50 градусов к северу и югу) WEH обычно составляет всего несколько процентов. Предположительно, в этом случае мы имеем дело с водородом в составе гидратированных минералов (в таких минералах водород входит в химический состав молекулы).

Сейчас на орбите вокруг Марса находятся два нейтронных спектрометра, созданных в Институте космических исследований Российской академии наук. Первый — ХЕНД (или HEND), который отправился в космос в 2001 году на борту аппарата Mars Odyssey (NASA). Второй — нейтронный телескоп ФРЕНД (FREND) на борту аппарата TGO российско-европейской миссии «ЭкзоМарс-2016», которая была запущена в марте 2016 года.

От предшественника ФРЕНД отличает важная конструктивная деталь — коллиматор или экран, который ограничивает поля зрения детекторов. Детекторы ФРЕНД регистрируют не все нейтроны, прилетающие к нему с планеты, а только те, что прошли через «окна» коллиматора. Таким образом, поле зрения прибора сужается и пространственное разрешение полученных изображений повышается. Благодаря этому ФРЕНД способен составить максимально подробную карту распределения водорода в грунте.

Научная миссия аппарата TGO началась в мае 2018 года, когда он вышел на рабочую круговую орбиту вокруг Марса с высотой около 400 км и наклонением 74 градуса. Это дает возможность составлять карты поверхности до 74 градусов широты на севере и на юге. Пространственное разрешение карты, то есть размер деталей, которые можно различить на ней, сейчас составляет 600 км на пиксел.

Слово «сейчас» неслучайно: чем дольше ФРЕНД работает на орбите, тем меньше пространственное разрешение карт, которое можно получить. Несмотря на то, что текущее статистическое обеспечение карт соответствует пространственному разрешению карт неколлимированного «предшественника», прибора ХЕНД (600 км), на карте ФРЕНД хорошо видно гораздо большее количество деталей, не различимых ранее. При продолжении измерений станет возможным получить карты с ещё большей детализацией, вплоть до 60 км на пиксел.

В статье, опубликованной в JGR: Planets, приводятся карты, полученные по результатам наблюдений в течение двух марсианских (или четырех земных) лет.

Интересно, что численный анализ данных ФРЕНД показал, что для большинства районов измеренный прибором показатель WEH больше, чем следовало из данных ХЕНД. Причина в том, что благодаря экрану-коллиматору детекторы ФРЕНД не получают «лишние» нейтроны, приходящие не из поля зрения прибора, снижающие оценку содержания воды в данных ХЕНД.

Интерес для исследователей, конечно, представляют в первую очередь «влажные» районы. На карте ФРЕНД были отмечены 23 района с повышенным содержанием воды (WEH > 5 wt%), при этом важным критерием было то, что они по этому показателю резко отличаются от окружения. Эти своего рода «оазисы» представляют интересный материал для исследований.

Два таких «оазиса» находятся в относительной близости к экватору. Один (10 на карте) — рядом с землей Аравия, второй (17) — в ее центре. По оценкам ФРЕНД, значение WEH тут составляет 23–24 wt%, что заставляет сделать предположение о том, что здесь водород может присутствовать в форме водяного льда. Но согласно современным представлениям, открытый ледник не может существовать в экваториальных областях Марса из-за относительно высокой температуры и малого давления. Ответ на эту загадку ещё предстоит найти.

В число регионов с повышенным содержанием водорода также вошел каньон Долины Маринера, где значение WEH в обнаруженной области превышает 20 wt% (регион 1). Долины Маринера были подробно изучены ранее: было продемонстрировано, что в небольшой центральной области содержание воды достигает 40 wt%, что можно интерпретировать как ледник на дне каньона. В результате нового подхода оказалось, что район с содержанием водорода порядка 20 wt% на дне каньона гораздо больше и, фактически, составляет большую часть всего каньона, а в трёх его районах обнаруживается мерзлота с ещё большим содержанием воды, похожим на настоящий лёд.

ФРЕНД и TGO продолжают работать на орбите. По мере накопления данных и повышения их статистической обеспеченности мы ожидаем, что на карте появится больше деталей. Они, возможно, помогут понять, как развивалась Красная планета в прошлом и куда лучше всего отправить будущую исследовательскую экспедицию.

ИКИ РАН

НАСА только что создало лучшую на сегодняшний день карту Марса, используя 51 000 изображений

Когда НАСА отправило Марсианский разведывательный орбитальный аппарат (MRO) на Красную планету в 2006 году, космический корабль взял с собой прибор под названием CRISM — компактный разведывательный спектрометр для Марс. Работа CRISM заключается в составлении карт минералогии поверхности Марса. Это был огромный успех, но, к сожалению, потеря последнего криокулера в 2017 году означает, что спектрометр может проводить лишь ограниченные наблюдения.

Но CRISM выходит на ура, создавая последнее изображение поверхности Марса, которое НАСА будет публиковать партиями в течение следующих шести месяцев.

Что нового — Новая карта покроет 86 процентов поверхности Марса. Он будет размером 5,6 гигапикселя и покажет местонахождение десятков важных минералов в 72 цветах. Поскольку многие минералы образуются в присутствии воды, местонахождение некоторых минералов указывает на водное прошлое Марса. Новая карта также поможет планировать будущие миссии и выбирать наиболее перспективные места для посещения марсоходами.

Кратер Джезеро на Марсе был местом посадки марсохода NASA Mars 2020. Цвета на этом изображении показывают поверхностные минералы, обнаруженные CRISM, которые помогли идентифицировать кратер как желаемое место для посадки. NASA/JPL-Caltech/ASU

У нас уже есть первые части новой карты. Окончательная версия карты будет содержать около 51 000 полос длиной 540 километров, содержащихся в 1764 тайлах. В середине июня НАСА выпустило 48 таких плиток, и они охватывают пять наиболее интересных с научной точки зрения областей Марса.

Окончательная карта — это совершенно новый набор данных, первый в своем роде. Данные собирались за годы миссии, но так и не были объединены воедино, хотя ученые миссии помнили об этом проекте.

«По сути, это совершенно новый набор данных, который подпитывает вторую волну открытий о составе поверхности Марса».

«На самом деле с самого начала у нас были фрагменты карт как продукт, установленный в книгах», — сказал Фрэнк Силос, планетолог из APL и руководитель картографического проекта CRISM.

«Мы знали, что хотим это сделать, но нам потребовалось много-много лет, чтобы добраться до точки, когда у нас было достаточно данных и инструментов, необходимых для того, чтобы сделать это стоящим».

Почти глобальная карта Марса, состоящая из почти 51 000 картографических полос, объединенных в мозаику из 1764 фрагментов. NASA/JPL-Caltech/Johns Hopkins APL

Как они это сделали — CRISM сделал около 33 000 изображений с высоким разрешением за эти годы, и они помогли определить места посадки для миссий вездеходов, а также предусмотрели будущее Миссия по возврату образцов с Марса.

Но пока он выполнял эту работу, он также собирал полоски карт более низкого разрешения, около 83 000 из них. Теперь, когда CRISM больше не активен, команда строит свою карту из этих полос.

Вверху слева: приблизительная естественная цветопередача поверхности Марса. NASA/JPL-Caltech/Johns Hopkins APL

Обработка такого большого количества данных в одну связную карту — сложная задача, требующая мощных вычислительных ресурсов. Требуется время для оптимизации карт и учета условий окружающей среды и расхождений между различными изображениями.

«Для отдельной плитки процесс оптимизации может занять всего пять часов в некоторых исключительных случаях, но иногда он занимает больше дня», — сказала член команды CRISM Кэти Хэнкок, разработчик программного обеспечения в APL, которая возглавляла разработку оптимизации. код. В пресс-релизе JH/UAPL Хэнкок сказал, что компьютерному кластеру может понадобиться месяц, чтобы построить карту всей планеты.

Почему это важно — Эта карта будет важна еще долгие годы и будет способствовать будущим открытиям Марса.

«По сути, это совершенно новый набор данных, который подпитывает вторую волну открытий о составе поверхности Марса», — сказал Скотт Мерчи, планетолог из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) в Лореле, штат Мэриленд, и директор CRISM. следователь.

«На самом деле, одна из целей следующей расширенной миссии MRO состоит в том, чтобы его камера HiRISE вернулась и отобразила в цвете сотни новых высоконаучных приоритетных мест, которые мы находим на карте — места, которые еще не были изображены с высоким разрешением, потому что их важность не была известна».

CRISM все еще работает в ограниченном режиме. Без криокулера он не может проводить наблюдения в инфракрасном диапазоне и будет ограничен операциями с видимым светом. Сейчас он находится в режиме ожидания и находится на палубе, пока не будет выведен из эксплуатации через несколько месяцев.

Марсианский разведывательный орбитальный аппарат все еще набирает силу и превысил запланированную продолжительность миссии на несколько лет. В 2018 году НАСА заявило, что хочет, чтобы космический корабль работал как минимум до конца 2020-х годов. Одним из препятствий на пути к большей долговечности являются его устаревшие гироскопы, но НАСА заявило, что они могут полагаться на звездную навигацию для сохранения ориентации космического корабля.

Камера HiRISE MRO сделала почти 70 000 изображений поверхности Марса в высоком разрешении. Он не использует криокулер, поэтому, пока работает MRO, мы все еще будем видеть потрясающие изображения Марса в видимом свете.

Орбитальный аппарат ЕКА Mars Express все еще работает на Марсе и оснащен собственным спектрометром. Инфракрасный минералогический картографический спектрометр, или Observatoire pour la Mineralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activit (OMEGA), также использует ближний инфракрасный диапазон для картирования концентрации минералов на поверхности Марса.

CRISM оставил свой след в нескольких миссиях на Марс. Это изображение марсианского кратера Санта-Мария с орбиты. Марсоход NASA Opportunity прибыл к западному краю кратера Санта-Мария шириной около 90 метров 16 декабря 2010 года в месте под названием «Палос». Затем компания Opportunity поехала против часовой стрелки к месту под названием «Ванахани» на южной окраине. Исследователи использовали данные, собранные CRISM, чтобы указать маршрут Opportunity к кратеру Endeavour. Спектральные наблюдения, зарегистрированные CRISM, показали наличие водосодержащих сульфатных минералов в месте, показанном красной точкой на юго-восточном крае кратера. Это изображение было получено камерой научного эксперимента по визуализации с высоким разрешением (HiRISE), также на MRO. НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/Унив. Аризоны.

Что дальше — Фрэнк Силос, руководитель картографического проекта CRISM, отмечает, что миссия увенчалась успехом, и инструменту не нужно больше вносить вклад, чем он уже должен быть большой частью Марса. ‘ исследование.

— Гарантия на эту штуку истекла много лет назад, еще до рождения моих детей, — сказал Силос. «Расследование CRISM длится очень долго, и тот факт, что мы смогли собрать данные за столько лет, просто удивителен. Выпуск этих плиток — своего рода восклицательный знак для наследия инструмента».

«Исследование CRISM было одной из жемчужин миссии MRO НАСА, — сказал Ричард Зурек, научный сотрудник проекта миссии в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. «Анализ, основанный на этих окончательных картах, даст новое представление об истории Марса на многие годы вперед».

Если вы хотите более подробно ознакомиться с тем, что CRISM показывает нам о минералах на поверхности Марса, посетите сайт JHUAPL MICA. MICA — это загружаемый набор опубликованных описаний и типичных местоположений уникальных спектральных особенностей, выявленных на Марсе с использованием данных CRISM. Он был опубликован в 2019 году.

Эта статья была первоначально опубликована в Universe Today Эваном Гофом. Читайте оригинальную статью здесь.

Новая водная карта Марса окажется бесценной для будущих исследований

Наука и исследования

22.08.2022
37665 просмотра
133 лайков

Новая карта Марса меняет наши представления о водном прошлом планеты и показывает, где мы должны приземлиться в будущем.

На карте показаны залежи полезных ископаемых по всей планете, и она была тщательно составлена за последнее десятилетие с использованием данных прибора ЕКА Mars Express Observatoire pour la Mineralogie, l’Eau, les Glaces et l’Activité (OMEGA) и компактного разведывательного орбитального аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter Compact Reconnaissance. Инструмент спектрометра изображений для Марса (CRISM).

В частности, на карте показано местонахождение и изобилие водных минералов. Они происходят из горных пород, которые были химически изменены под действием воды в прошлом и обычно превращались в глины и соли.

Глобальная карта гидратированных минералов на Марсе

На Земле глины образуются при взаимодействии воды с горными породами, причем в разных условиях образуются разные типы глин. Например, глинистые минералы, такие как смектит и вермикулит, образуются при взаимодействии относительно небольшого количества воды с породой и, таким образом, сохраняют в основном те же химические элементы, что и исходные вулканические породы. В случае смектита и вермикулита такими элементами являются железо и магний. Когда количество воды относительно велико, породы могут быть изменены сильнее. Растворимые элементы, как правило, уносятся, оставляя после себя богатые алюминием глины, такие как каолин.

Большим сюрпризом является распространенность этих минералов. Десять лет назад планетологи знали около 1000 обнажений на Марсе. Это делало их интересными как геологические причуды. Однако новая карта изменила ситуацию, открыв сотни тысяч таких областей в древнейших уголках планеты.

«Эта работа установила, что, когда вы подробно изучаете древние ландшафты, не видеть эти минералы на самом деле является странностью», — говорит Джон Картер, Институт космической астрофизики (IAS) и Лаборатория астрофизики Марселя (LAM). ), Университет Париж-Сакле и Университет Экс-Марсель, Франция.

Новая водная карта Марса

Это сдвиг парадигмы в нашем понимании истории красной планеты. Из-за меньшего количества водных минералов, о которых мы знали ранее, возможно, что вода была ограничена в своем объеме и продолжительности. Теперь не может быть никаких сомнений в том, что вода сыграла огромную роль в формировании геологии всей планеты.

Теперь большой вопрос, была ли вода постоянной или ограничивалась более короткими, более интенсивными эпизодами. Хотя новые результаты еще не дают окончательного ответа, они, безусловно, дают исследователям лучший инструмент для поиска ответа.

«Я думаю, что мы коллективно упростили Марс, — говорит Джон. Он объясняет, что ученые-планетологи склонны думать, что только несколько типов глинистых минералов на Марсе образовались во время его влажного периода, а затем, когда вода постепенно высохла, по всей планете образовались соли.

Эта новая карта показывает, что она сложнее, чем считалось ранее. Хотя многие марсианские соли, вероятно, действительно образовались позже, чем глины, на карте показано множество исключений, когда происходит близкое смешение солей и глин, а также некоторые соли, которые предположительно старше некоторых глин.

«Эволюция от большого количества воды к полному отсутствию воды не так однозначна, как мы думали, вода не остановилась за одну ночь. Мы видим огромное разнообразие геологических контекстов, так что ни один процесс или простая временная шкала не могут объяснить эволюцию минералогии Марса. Это первый результат нашего исследования. Во-вторых, если исключить жизненные процессы на Земле, Марс демонстрирует такое же разнообразие минералогии в геологических условиях, как и Земля», — говорит он.

Другими словами, чем ближе мы смотрим, тем сложнее становится прошлое Марса.

Богатые водой минералы в кратере Джезеро

Для этой съемки идеально подходят приборы OMEGA и CRISM. Их наборы данных хорошо дополняют друг друга, работают в одном диапазоне длин волн и чувствительны к одним и тем же минералам. CRISM обеспечивает уникальное спектральное изображение поверхности с высоким разрешением (до 15 м/пиксель) для сильно локализованных участков Марса и делает его наиболее подходящим для картографирования небольших интересующих областей, таких как места посадки марсохода. Например, карта показывает, что кратер Джезеро, который в настоящее время исследует марсоход NASA 2020 Perseverance, содержит большое количество гидратированных минералов.

OMEGA, с другой стороны, обеспечивает глобальное покрытие Марса с более высоким спектральным разрешением и лучшим соотношением сигнал/шум. Это делает его более подходящим для глобального и регионального картирования, а также для различения различных гидротермальных минералов.

Результаты представлены в паре статей, написанных Джоном, Люси Риу и их коллегами. Люси работала в Институте космических и астронавтических наук (ISAS) Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), Сагамихара, Япония, когда была выполнена часть работы, но сейчас она является научным сотрудником ЕКА в Европейском центре космической астрономии ЕКА (ESAC) в Мадрид.

Имея в руках базовые средства обнаружения, Люси решила сделать следующий шаг и определить количество присутствующих минералов. «Если мы знаем, где и в каком процентном соотношении присутствует каждый минерал, это дает нам лучшее представление о том, как эти минералы могли образоваться», — говорит она.

Эта работа также дает планировщикам миссий несколько отличных кандидатов для будущих посадочных площадок — по двум причинам. Во-первых, водные минералы все еще содержат молекулы воды. Вместе с известными местами захоронения водяного льда это дает возможные места для добычи воды для использования ресурсов на месте, что является ключом к созданию человеческих баз на Марсе. Глины и соли также являются обычным строительным материалом на Земле.

Богатые водой минералы в Oxia Planum

Во-вторых, еще до того, как люди отправятся на Марс, водные минералы обеспечивают фантастические места для научных исследований. В рамках этой кампании по картированию полезных ископаемых было обнаружено богатое глиной место Oxia Planum. Эти древние глины включают богатые железом и магнием минералы смектита и вермикулита. Они не только могут помочь раскрыть прошлый климат планеты, но и являются идеальным местом для изучения того, зародилась ли когда-то жизнь на Марсе. Таким образом, Oxia Planum был предложен и, наконец, выбран в качестве места посадки марсохода ESA Rosalind Franklin.

«Это то, что меня интересует, и я думаю, что такая картографическая работа поможет открыть эти исследования в будущем», — говорит Люси.

Как всегда, когда речь идет о Марсе, чем больше мы узнаем о планете, тем более увлекательной она становится.

Марсианский орбитальный каталог сигнатур водных изменений ( MOCAAS) Дж. Картера и др. находится в печати в Icarus .

Проект M3: 3 – Глобальное распределение гидратированных силикатов на Марсе Л. Риу и др. Опубликовано в Icarus , Volume 374, 2022.

За дополнительной информацией обращайтесь:
ESA Media Relations
[email protected]

Спасибо за лайк

Вам уже понравилась эта страница, вы можете поставить лайк только один раз!

Гигантская карта показывает древние следы воды на Марсе, куда бы мы ни посмотрели : ScienceAlert

Новая карта, на создание которой ушли годы, показывает, где мы можем найти древние следы воды на Марсе.

Используя данные, собранные за последнее десятилетие космическим аппаратом Mars Express ЕКА и орбитальным аппаратом NASA Mars Reconnaissance Orbiter, которые в настоящее время находятся на орбите вокруг красной планеты, ученые создали наиболее полную карту конкретных марсианских месторождений полезных ископаемых.

Отложения представляют собой водные минералы, измененные присутствием воды, например, глины.

Мы знаем, что на Марсе есть глина; мы даже видели некоторых вблизи или настолько близко, насколько это возможно, с помощью марсохода Curiosity. Тем не менее, более широкая карта того, где их можно найти, дает нам более полную картину водной истории Марса и поможет планировать будущие исследования ныне сухого и пыльного мира.

И, вопреки ожиданиям, карта показывает, что куда бы мы ни отправились на Марс, мы обязательно найдем что-нибудь интересное.

Новая глобальная карта водных минералов Марса. (ESA/Mars Express (OMEGA) и NASA/Mars Reconnaissance Orbiter (CRISM))

До начала исследования на Марсе было известно около тысячи месторождений водных минералов. Новая работа, проведенная планетологом Джоном Картером (гм, это жутковато) из Университета Париж-Сакле и Экс-Марсельского университета во Франции, выявила гораздо больше.

Новая карта показывает, что на Марсе, по крайней мере, есть сотни тысяч месторождений водных минералов, особенно в некоторых из самых старых частей поверхности планеты.

«Я думаю, что мы коллективно упростили Марс», — говорит Картер.

«Эта работа установила, что когда вы подробно изучаете древние земли, не видеть эти минералы на самом деле странно.»

Более детальное изучение этих минералов может показать, сколько воды исторически присутствовало на Марсе.

Например, здесь, на Земле, глины образуются при взаимодействии воды и другого минерала, в результате чего получается другой минерал.

Вермикулиты, смектиты и хлориты образуются при взаимодействии воды с железом и/или магнием. Al-смектиты и каолины образуются при взаимодействии воды с алюминием.

Но количество воды тоже играет роль.

Чем больше воды, тем больше изменяется конечный минерал. Таким образом, ученые могут изучить различные месторождения полезных ископаемых и оценить, сколько воды присутствовало в момент образования минерала.

Работа Картера и его коллег показала наличие упомянутых выше минералов, а также сульфатных и карбонатных солей с помощью спектрометрических данных. Это измерение света, отраженного объектом; оба орбитальных аппарата оснащены спектрометрами, данные с которых дополняют друг друга по минералогии марсианской поверхности.

Полученная карта предполагает, что на Марсе не так уж много мест, которые не были изменены водой в какой-то момент своей истории. Сейчас планета может быть довольно засушливой, но данные свидетельствуют о том, что она исторически не была чужда сырости.

Это также предполагает, что предыдущая реконструкция его водной истории — что вода образовала глину, а затем, по мере высыхания воды, появились соли — может быть слишком упрощенной.

Некоторые соли на новой карте кажутся старше некоторых глин, а в некоторых регионах они смешаны таким образом, что можно предположить, что они одновременны.

Чтобы разобраться в последствиях этих открытий, потребуется значительный объем анализа.

«Это первый результат нашего исследования. Второй заключается в том, что если исключить жизненные процессы на Земле, Марс демонстрирует такое же разнообразие минералогии в геологических условиях, как и Земля.»

Остается еще один вопрос: была ли вода постоянной или эпизодической. Был ли он там в течение длительного периода времени или периодически исчезал и появлялся вновь?

Мало что можно почерпнуть просто из карты местонахождения минералов… но в другой статье группа ученых под руководством планетолога Люси Риу из JAXA, а теперь из ЕКА количественно определила изобилие водных минералов, как видно на глобальная карта.

«Если мы знаем, где и в каком процентном соотношении присутствует каждый минерал, это дает нам лучшее представление о том, как могли образоваться эти минералы», — объясняет Риу.