Några väldigt smarta människor har kommit fram till hur man använder MSL Curiositys navigationssensorer för att mäta tyngden på ett marsberg. Det de har hittat strider mot tidigare tänkande om Aeolis Mons, alias Mt. Skarp. Aeolis Mons är ett berg i centrum av Gale Crater, Curiositys landningsplats 2012.
Gale Crater är en enorm slagkrater som är 154 km (96 mi) i diameter och cirka 3,5 miljarder år gammal. I mitten ligger Aeolis Mons, ett berg som är cirka 5,5 km högt. Under en cirka två miljarder år avsattes sediment antingen av vatten, vind eller båda, vilket skapade berget. Efterföljande erosion reducerade berget till sin nuvarande form.
Nu visar en ny artikel publicerad i Science, baserad på tyngdkraftsmätningar från Curiosity, att Aeolis Mons berggrundskikt inte är så täta som en gång trott.
Curiositys gravitationsmätningar minns tidigare dagar i solsystemutforskningen, då Apollo 16-astronauter använde sin Moon buggy, eller Lunar Roving Vehicle, för att mäta Månens tyngdkraft. Det var långt tillbaka 1972. Under vår tid är dess robotar istället för astronauter som sätter fot på avlägsna världar, men utforskningsandan och vetenskapen är densamma.
Den nya studien är baserad på gravimetri, mätning av mycket små förändringar i gravitationsfält. Det kan bara göras på marken, jämfört med storskalig gravimetri från ett kretsande rymdskepp. För att utföra dessa mätningar, omarbetade forskargruppen Curiositys accelerometer, instrument ombord på rover som används för navigering.
I kombination med gyroskop, beräknar accelerometrar roveren var den är på Mars och vilken väg den vetter mot. Smarta telefoner har dem också, och de används av appar som låter dig peka telefonen mot himlen och läsa stjärnorna. Naturligtvis är Curiositys gyroskop och accelerometrar mycket mer exakta än någonting i en smart telefon.
"Jag är stolt över att kreativa forskare och ingenjörer fortfarande hittar innovativa sätt att göra nya vetenskapliga upptäckter med rover."
Studera medförfattare Ashwin Vasavada, Curiositys projektforskare, NASA: s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien.
Teamet mätte förändringen i gravitationsfältet för Mt. Skarp när rover klättrade på den. Graviteten försvagas med höjden och Curiositys instrument kalibrerades om för att mäta dessa små förändringar. Från dessa förändringar släpptes tätheten på det underliggande berget.
De gravimetriska mätningarna visade att berget under berget är mindre tätt än trott, vilket betyder att det är relativt poröst. Detta strider mot tidigare forskning som visade att kratergolvet tidigare begravdes under flera kilometer berg.
"De lägre nivåerna av Mount Sharp är förvånansvärt", sa huvudförfattaren Kevin Lewis från Johns Hopkins University. ”Vetna de nedre lagren av berget begravdes över tid. Det kompakta, vilket gör dem tätare. Men detta konstaterande tyder på att de inte begravdes av så mycket material som vi trodde. ”
I sitt papper visar forskarna att deras mätningar inkluderar berggrunden till ett djup av flera hundra meter, inte bara ytberg. De mätte en genomsnittlig densitet på 1680 ± 180 kg m -3. Det är mycket mindre tätt än typiska sedimentära stenar. Eftersom sedimentära bergarter får densitet genom att kompakteras under en större ansamling av berg antyder deras låga täthet att de inte begravdes så djupt.
På ett sätt lägger dessa fynd endast till Mt. Sharps bildning, struktur och erosion. Till exempel vet vi fortfarande inte om Gale Crater en gång var helt fylld med sediment, och att sedimentet eroderades till den moderna formen av Mt. Det kan hända att bara en del av krateret någonsin var fylld med sediment.
Å andra sidan toppen av Mt. Skarp är högre än kraterens kant. Baserat på det har annan forskning föreslagit att Gale Crater var helt fylld med sediment, och att Mt. Sharp är resterna av ett mycket högre berg än vi ser nu. Men om så är fallet, kommer dessa nya resultat att motverka detta. Om dessa stenar vid Mt. Skarpa begravdes så djupt att deras uppmätta täthet skulle bli mycket högre.
En annan resonemang beror på eolisk sedimentation. Aeolian betyder vindstyrd. I denna hypotes bar vinden sediment in i krateret och avsatte den på Mt. Skarpa och bygga upp den i mer eller mindre den form den tar nu. I så fall skulle klipporna uppmätt med nyfikenhet aldrig ha kompakterats. Det skulle förklara deras låga täthet jämfört med andra begravda, sedimentära bergarter.
"Det finns fortfarande många frågor om hur Mount Sharp utvecklats, men det här dokumentet lägger till en viktig pussel till pusslet," sa studiens medförfattare Ashwin Vasavada, Curiositys projektforskare vid NASA: s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. "Jag är stolt över att kreativa forskare och ingenjörer fortfarande hittar innovativa sätt att göra nya vetenskapliga upptäckter med rover," tillade han.
Denna studie löser inte debatten om Gale Crater och Mt. Skarp, men det ger viss tydlighet. Det visar också nyttan av rover-baserade gravimetriska mätningar för att förstå Mars historia.
Dessutom är det bara riktigt coolt.
Källor:
- Pressmeddelande: 'Mars Buggy' nyfikenhet mäter ett bergs tyngdkraft
- Forskningsdokument: En yttyngdkraft på Mars indikerar låg berggrundstäthet vid Gale-krater
- Wikipedia-inträde: Gale Crater
- Wikipedia-post: Mount Sharp
