Celý mezihvězdný a meziplanetární prostor je naplněn kosmickým zářením. Je to výsledek záření z hvězd, akrečních disků černých děr, neutronových hvězd a pulsarů, explozí supernovy … Téměř jakákoli kataklyzma ve vesmíru je příčinou radiačních emisí. Záření je problém pro astronauty a elektroniku, ale pro vědce je to dar dozvědět se mnoho podrobností o vesmíru. Pokračujeme v přezkumu vědeckých nástrojů používaných ke studiu sluneční soustavy.
Dříve jsme se dozvěděli, jak jsou planety studovány optickými prostředky.
Gama spektroskopie
Rozsah gamma je v zásadě také optikou paprsky gama jsou fotony s vysokou energií. Ale gama spektroskopie v planetární vědě neuznává ty paprsky, které jsou emitovány z hvězd a černých děr, ale ty, které osvětlují planety a jiná ne-atmosférická nebo slabě atmosférická vesmírná těla.
Planety a asteroidy se začnou emitovat v gama, když jsou bombardovány mohutnějšími částicemi: vysoce energetické protony, alfa-beta paprsky a neutrony. Nabité částice zasáhly povrchovou zeminu a začaly se emitovat v gamutu. A, což je typické, každý chemický prvek emituje ve svém vlastním rozsahu. To znamená, že musíme pouze držet gama spektrometr nad povrchem, abychom pochopili, z čeho se skládá. Rozumíme tedy pouze chemickému složení, nikoli geologickému, ale jeho doplněním informacemi, například z infračervených spektrometrů a z kamer viditelného rozsahu, můžeme získat více vizuální obrázek.
Propagační video:
Pomocí gama spektrometrie se vědci dozvěděli o relativně vysokých koncentracích thoria, železa a titanu na Měsíci.
S pomocí takového zařízení na Mars Odyssey bylo možné najít na Marsu dva regiony s neobvykle vysokým obsahem thoria a pravděpodobně uranových rud. Je docela možné, že se tam procesy kdysi odehrávaly jako v Africe a vytvářely se přirozené jaderné reaktory. Je pravda, že ostatní na základě stejných údajů mluví o termonukleární válce … Tak či onak, je to povzbudivý nález, protože to znamená, že jaderné elektrárny budoucích marťanských osadníků mohou pracovat na místních surovinách.
Neutronové detektory
Kosmické neutrony, na rozdíl od alfa a beta částic, nejsou půdou úplně absorbovány. Některé z neutronů se odrážejí od povrchu kamenitých těl, zatímco dokáží klesnout do země asi půl metru. Neutrony vracející se z povrchu se zpravidla pohybují mnohem pomaleji, jejich rychlost a energie závisí na tom, čím prošli v půdě. Přesněji řečeno, s jejich pomocí se měří pouze jeden parametr - obsah vodíku.
Vodík v důsledku lehkosti atomů účinně zpomaluje neutrony v elastických srážkách a tato účinnost přímo závisí na jeho koncentraci. Současně ve volné formě vodík nezůstane v půdě, zejména tam, kde atmosférický tlak inklinuje k nule. Aby mohl být vodík uložen v půdě, musí být vázán na chemické úrovni a voda zůstává nejlepším řešením. Tak, letět nad povrchem a sbírat data o rychlostech “vzletových” neutronů, jeden může stanovit přibližný obsah vody v půdě. Samozřejmě čím nižší letíme, tím přesnější budou data. Satelity stále vykazují chybu plus nebo mínus sto kilometrů.
Údaje o distribuci vodíku / vody v půdách blízkých povrchu Měsíce a Marsu byly získány pomocí ruských nástrojů LEND a HEND.
A pokud již byla marťanská data potvrzena dvakrát, pak lunární stále čekají na jejich ověření. Na Marsu přistál Phoenix v cirkumpolární oblasti a tam, kde HEND slíbil až 70% vody v zemi, byla přímo pod prachem nalezena vrstva ledu. A v kráteru Gale, kde funguje rover zvědavosti, HEND slíbil 5%, obsah vody v zemi se pohybuje od 3% do 5% a jen zřídka narazí na šest procent „oáz“.
Po takovém úspěchu HEND byl jeho bratr DAN „usazen“přímo na roveru a nyní shromažďuje data nikoli z nadmořské výšky 300 km jako jeho předchůdce, ale 0,5 m. Pravda, hloubka ozvučení stále nepřesahuje 1 metr, ale prostorové rozlišení se zvětšilo z desítek kilometrů na centimetry.
Navzdory úspěchu neutronových detektorů však v ně není žádná konečná důvěra. Ledovce na Měsíci stále čekají na svého objevitele a kosmické agentury, jakož i soukromé společnosti, věnují stále více pozornosti měsícovým sloupům. Ačkoli koncentrace vlhkosti tam, podle satelitů, není více než 4%.
Radary
Ozvučení planet v rádiovém dosahu začalo být prováděno ze Země. Rádiový dalekohled Arecibo o průměru 300 metrů předal spoustu informací. Například v 80. letech objevil na pólech horké rtuti podivný odraz, který mohl dát vodní led. Vědci na dlouhou dobu nemohli uvěřit, že na planetě nejblíže ke Slunci mohou existovat ledovce. Musel jsem čekat na výsledky poselské sondy, která pomocí neutronového detektoru a laserového dálkoměru dokázala potvrdit přítomnost ledu.
Arecibo předvedl působivé obrázky během supermony 2013. Na Měsíci s jeho pomocí vidí důsledky katastrofických lávových proudů a „povodní“.
Pokud jsou tyto snímky kombinovány s mapami distribuce minerálů získaných z orbitálních spektrometrů, je možné sestavit podrobnou geologickou mapu oblasti a je možné rekonstruovat vývoj povrchu. Je zvláštní, že dosud nebyl na Měsíc vyslán satelit se silným radarem.
Ale na Venuši letěly tři radarové satelity. Neexistuje žádný jiný způsob, jak studovat povrch z oběžné dráhy této planety. Venera-15 a -16 mapoval severní pól v 80. letech a poté v 90. letech vytvořil Magellan kompletní mapu.
Nyní je Cassini zaneprázdněna podobným obchodem na oběžné dráze Saturn. Zde se radar používá k pronikání do husté atmosféry Titanu. Během četných letů kosmická stanice postupně otevírá věčný závoj a odhaluje vědu tento skutečně úžasný svět, v některých ohledech neuvěřitelně podobný pozemskému, ale v některých pozoruhodně odlišných.
Více radarových průzkumů umožňuje nejen mapování, ale také pozorování dynamických procesů. Tajemně se objevil a poté zmizel ostrov, který byl považován za známku probíhajících sezónních změn. Možná to bylo ledové ledovce, které narazilo do metanového moře.
Jiné vlnové délky a různé konstrukce radaru vám umožní jít hlouběji. Na oběžné dráze Marsu jsou dvě kosmické lodi vybavené „ozvučnicemi“, které pronikají kůrou planety po dobu 1-3 kilometrů.
Studie evropské kosmické lodi Mars Express umožnila získat informace o síle a struktuře polárního ledu, odlišit led oxidu uhličitého od vodního ledu a odhadnout zásoby vody.
Jeho skenování také odhalilo starověké krátery asteroidů pohřbené stovkami metrů sopečné lávy a sedimentárních ložisek marťanského oceánu na severní polokouli planety. Vědci opakovaně zaznamenali zjevný rozdíl v počtu meteoritových kráterů v jižní a severní polokouli Marsu a Mars Express záhadu vyřešil. Pokud někdo stále ještě doufal, že Marťané pohřbeni z vakua, sucha a námrazy do sub-marťanského Sionu, pak pro ně mám špatnou zprávu …
Kosmická loď New Horizons má také nástroje pro radarový výzkum, ale velikost antény je nižší než u mnoha meziplanetárních kolegů, takže se výzkum zaměří na nalezení a studium atmosféry.
Těším se na výsledky radarového skenování jádra komety 67P / Churyumov-Gerasimenko, které provedla kosmická loď Rosetta a Philae pro pár.
Radar byl dokonce přiveden na Měsíc. Čínskému "Jade Hare" se podařilo pěšky jen sto metrů, ale i na něm se mu podařilo získat nejzajímavější profily lunárního povrchu do hloubky asi 400 metrů. V budoucnu budou takové informace zásadní pro výstavbu měsíční stanice, základny nebo osady.
Alfa protonová spektroskopie
Pokud jde o studium vesmírných těl landerem, je téměř nemožné udělat to, aniž bychom se dotkli momentů alfa-protonové rentgenové fluorescenční spektroskopie.
Zařízení typu APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) byla instalována na všech NASA roverech. APXS je k dispozici na Philae landeru v jádru komety 67P / Churyumov-Gerasimenko. Na sovětských lunárních roverech bylo podobné zařízení (RIFMA).
Princip fungování metody se podobá gama spektroskopii s tou výjimkou, že senzor má svůj vlastní zdroj nabitých částic (nějaký druh radioaktivního izotopu), zejména alfa paprsky. Studovaný vzorek je ozářen zářením a začíná se v oblasti rentgenového záření rozžívat.
Kromě toho každý chemický prvek září vlastním způsobem, což umožňuje získat spektra elementárního složení.
To není zdaleka vyčerpávající přehled zařízení pro průzkum sluneční soustavy. Zpravidla jsou na meziplanetárních vozidlech instalovány astrofyzikální nástroje pro registraci energetických částic, meziplanetárního záření, plazmy a prachu. Meziplanetární lety vám také umožňují studovat vesmír, vztah Slunce, planet a mezihvězdného média, ale to je jiný příběh.