Todo el espacio interestelar e interplanetario está lleno de radiación cósmica. Este es el resultado de la radiación de las estrellas, los discos de acreción de los agujeros negros, las estrellas de neutrones y los púlsares, las explosiones de supernovas … Casi cualquier cataclismo en el Universo es la causa de las emisiones de radiación. La radiación es un problema para los astronautas y la electrónica, pero para los científicos es un regalo aprender muchos detalles sobre el espacio. Continuamos nuestra revisión de los instrumentos científicos utilizados para estudiar el sistema solar.
Anteriormente aprendimos cómo se estudian los planetas por medios ópticos.
Espectroscopia gamma
norte
El rango gamma, en principio, también es óptico, ya que los rayos gamma son fotones de alta energía. Pero la espectroscopia gamma en la ciencia planetaria no estudia los rayos que son emitidos por las estrellas y los agujeros negros, sino los que iluminan los planetas y otros cuerpos cósmicos no atmosféricos o débilmente atmosféricos.
Los planetas y asteroides comienzan a emitir en gamma cuando son bombardeados con partículas más masivas: protones de alta energía, rayos alfa-beta y neutrones. Las partículas cargadas golpean la superficie del suelo y comienza a emitirse en toda la gama. Y, lo que es típico, cada elemento químico emite en su propio rango. Es decir, solo necesitamos sostener un espectrómetro gamma sobre la superficie para comprender en qué consiste. Entonces entenderemos solo la composición química, no la geológica, pero completándola con información, por ejemplo, de espectrómetros de infrarrojos, y de cámaras del rango visible, podemos obtener una imagen más visual.
Video promocional:
Entonces, usando espectrometría gamma, los científicos aprendieron sobre las concentraciones relativamente altas de minerales de torio, hierro y titanio en la luna.
Con la ayuda de un dispositivo de este tipo en Mars Odyssey, fue posible encontrar dos regiones en Marte con contenidos anormalmente altos de torio y, probablemente, minerales de uranio. Es muy posible que los procesos que alguna vez tuvieron lugar allí como en África, con la formación de un reactor nuclear natural. Es cierto que otros, sobre la base de los mismos datos, están hablando de una guerra termonuclear … De una forma u otra, este es un hallazgo alentador, ya que significa que las centrales nucleares de los futuros colonos marcianos pueden trabajar con materias primas locales.
Detectores de neutrones
Los neutrones cósmicos, a diferencia de las partículas alfa y beta, no son completamente absorbidos por el suelo. Algunos de los neutrones se reflejan en la superficie de los cuerpos pedregosos, mientras logran hundirse en el suelo aproximadamente medio metro. Los neutrones que regresan de la superficie, por regla general, ya se mueven mucho más lento, su velocidad y energía dependen de lo que pasaron en el suelo. Más precisamente, con su ayuda solo se mide un parámetro: el contenido de hidrógeno.
El hidrógeno, debido a la ligereza de los átomos, ralentiza efectivamente los neutrones en las colisiones elásticas, y esta eficiencia depende directamente de su concentración. Al mismo tiempo, en forma libre, el hidrógeno no permanecerá en el suelo, especialmente donde la presión atmosférica tiende a cero. Para almacenar hidrógeno en el suelo, debe estar unido a un nivel químico y el agua sigue siendo el mejor remedio. Así, volando sobre la superficie y recolectando datos sobre las velocidades de los neutrones que "despegan", se puede determinar el contenido aproximado de agua en el suelo. Por supuesto, cuanto más bajo volamos, más precisos serán los datos. Los satélites todavía dan un error de más o menos cien kilómetros.
Fue con la ayuda de los instrumentos rusos LEND y HEND que se obtuvieron datos sobre la distribución de hidrógeno / agua en los suelos cercanos a la superficie de la Luna y Marte.
Y si los datos marcianos ya se han confirmado dos veces, entonces los lunares todavía están esperando su verificación. En Marte, el módulo de aterrizaje Phoenix aterrizó en la región circumpolar, y donde HEND prometió hasta el 70% del agua en el suelo, se encontró una capa de hielo de agua justo debajo del polvo. Y en el cráter Gale, donde opera el rover Curiosity, HEND prometió un 5%, el contenido de agua en el suelo oscila entre el 3% y el 5%, y rara vez se encuentra con un seis por ciento de "oasis".
Después de tal éxito de HEND, su hermano DAN estaba "sentado" directamente en el rover, y ahora recopila datos no desde una altitud de 300 km, como su predecesor, sino de 0,5 m. Es cierto que la profundidad del sondeo aún no supera el metro, pero la resolución espacial ha aumentado. de decenas de kilómetros a centímetros.
Sin embargo, a pesar del éxito de los detectores de neutrones, no existe una confianza definitiva en ellos. Los glaciares de la Luna todavía esperan a su descubridor, y las agencias espaciales, así como las empresas privadas, están prestando cada vez más atención a los polos de la Luna. Aunque la concentración de humedad allí, según los satélites, no supera el 4%.
Radares
El sondeo de los planetas en el radio de alcance comenzó a realizarse desde la Tierra. Mucha información la dio el radiotelescopio de Arecibo, de 300 metros de diámetro. Por ejemplo, allá por los años 80, descubrió en los polos de Mercurio caliente, un extraño reflejo que podía dar el hielo de agua. Los científicos durante mucho tiempo no pudieron creer que los glaciares pudieran existir en el planeta más cercano al Sol. Tuve que esperar los resultados de la sonda Messenger, que, utilizando un detector de neutrones y un rango láser, pudo confirmar la presencia de hielo.
norte
Arecibo mostró imágenes impresionantes durante la superluna de 2013. En la Luna, puede ver las consecuencias de los catastróficos flujos de lava e "inundaciones" con su ayuda.
Si estas imágenes se combinan con mapas de distribución de minerales obtenidos de espectrómetros orbitales, es posible compilar un mapa geológico detallado del área y reconstruir la evolución de la superficie. Aunque es extraño que hasta ahora no se haya enviado a la luna un satélite con un potente radar.
Pero tres satélites de radar volaron a Venus. No hay otra forma de estudiar la superficie desde la órbita de este planeta. Venera-15 y -16 mapearon el Polo Norte en la década de 1980, y luego, en la década de 1990, Magellan hizo un mapa completo.
Ahora Cassini está ocupada con un negocio similar en la órbita de Saturno. Aquí se utiliza el radar para penetrar en la densa atmósfera de Titán. En el transcurso de numerosos vuelos, la estación espacial abre gradualmente el velo eterno y revela a la ciencia este mundo verdaderamente asombroso, en algunos aspectos increíblemente similar al terrenal, pero en otros sorprendentemente diferente.
Múltiples estudios de radar permiten no solo mapear, sino también observar procesos dinámicos. Por lo tanto, la isla que apareció misteriosamente y luego desapareció se consideró un signo de cambios estacionales en curso. Quizás fue un iceberg helado que se estrelló contra un mar de metano.
Otras longitudes de onda y diferentes diseños de radar le permiten profundizar más. En la órbita de Marte, hay dos naves espaciales equipadas con "ecosondas" que penetran la corteza del planeta durante 1-3 kilómetros.
El estudio de la nave espacial europea Mars Express permitió obtener información sobre el poder y la estructura del hielo polar, distinguir el hielo de dióxido de carbono del hielo de agua y estimar las reservas de agua.
Su escaneo también reveló antiguos cráteres de asteroides, enterrados por cientos de metros de lava volcánica y depósitos sedimentarios del océano marciano, en el hemisferio norte del planeta. Los científicos han notado repetidamente la aparente diferencia en el número de cráteres de meteoritos en los hemisferios sur y norte de Marte, y Mars Express ha resuelto el misterio. Si alguien todavía tenía esperanzas para los marcianos enterrados en el Sion submarciano por el vacío, la sequía y las heladas, entonces tengo malas noticias para ellos …
La nave espacial New Horizons también tiene instrumentos para la investigación de radares, pero el tamaño de la antena es inferior al de muchos colegas interplanetarios, por lo que la investigación se concentrará en encontrar y estudiar la atmósfera.
Espero con interés los resultados del escaneo por radar del núcleo del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, que fue realizado por la nave espacial Rosetta y Philae durante un par.
El radar incluso fue llevado a la luna. El chino "Jade Hare" logró caminar solo cien metros, pero incluso en él logró obtener los perfiles más interesantes de la superficie lunar, a una profundidad de unos cuatrocientos metros. En el futuro, dicha información será vital para la construcción de una estación, base o asentamiento lunar.
Espectroscopia de protones alfa
Cuando se trata del estudio de los cuerpos espaciales mediante un módulo de aterrizaje, es prácticamente imposible hacerlo sin tocar momentos de espectroscopia de fluorescencia de rayos X de protones alfa.
Se instalaron dispositivos del tipo APXS (espectrómetro de rayos X de partículas alfa) en todos los vehículos exploradores de Marte de la NASA. APXS está disponible en el módulo de aterrizaje Philae en el núcleo del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Había un dispositivo similar (RIFMA) en los rovers lunares soviéticos.
El principio de funcionamiento del método se asemeja a la espectroscopia gamma, con la excepción de que el sensor tiene su propia fuente de partículas cargadas (algún tipo de isótopo radiactivo), principalmente rayos alfa. La muestra estudiada se irradia con radiación y comienza a brillar en el rango de rayos X.
Además, cada elemento químico brilla a su manera, lo que permite obtener espectros de composición elemental.
Esto está lejos de ser una descripción general exhaustiva de los equipos para explorar el sistema solar. Como regla general, los instrumentos astrofísicos también se instalan en vehículos interplanetarios para registrar partículas energéticas, radiación interplanetaria, plasma y polvo. Los vuelos interplanetarios también te permiten estudiar el espacio exterior, la relación del Sol, los planetas y el medio interestelar, pero esa es otra historia.
