Curiosity превосходит ожидания создателей

В США сейчас проходит научая конференция Луны и планет (44th Lunar and Planetary Science Conference), на которой обнародуют новые результаты исследований Марса, проведенные MSL Curiosity. Ученые из США рассказали о том, что их приятно удивили возможности их камер MastCam, оказавшиеся способны видеть то, что не предполагалось, а ученые из России — о том, что их удивила поверхность Марса, которая оказалась насыщенна водой так, как не обещали никакие модели.
(Сразу предупреждаю: внутри много науки и графиков).

MastCams — это две цветные двухмегапиксельные камеры, которые расположены на мачте марсохода. Они имеют фиксированное фокусное расстояние: правая 100 мм, а левая 34 мм. Благодаря этому правый «глаз» используется для детальной съемки, а левый — для обзорной. Когда Curiosity только проектировался, фанат 3D фильмов режиссер Джеймс Кэмерон приложил массу усилий, чтобы полетели две одинаковые камеры с переменным фокусным расстоянием. Они были сделаны, но не успели пройти испытаний, поэтому Curiosity на один глаз дальнозоркий, на другой — близорукий. Впрочем это не мешает создавать стереопанорамы высокого качества. (Доступны вконтакте по тегу #MarsAnaglyph ^[1]).

Камеры имеют 1600x1200 CCD матрицу Kodak KAI-2020 со стандартным фильтром Байера ^[2], а значит снимают цветные фотографии без обработки, которая была необходима ^[3] его марсианским предшественникам. Помимо несъемного фильтра, каждая камера оснащена набором дополнительных, которые пропускают только волны определенной длины. Они располагаются на колесе между объективом и матрицей.

Сочетание фильтров Байера и дополнительных, обеспечивает до 12 различных спектральных диапазонов, в которых Curiosity может проводить съемку. Причем только половина из фильтров захватывает видимый диапазон, остальные позволяют проводить анализ в недоступном зрению инфракрасном диапазоне.

Все это позволяет исследовать поверхность более детально, насколько не обеспечили бы даже опытные глаза геолога человека. Ученые сопоставили съемку камерами MastCam и сравнили их со спектральными данными, полученными другими приборами. Благодаря этому удалось выяснить, что мультиспектральная фотосъемка способна выявить гидратированные материалы, т.е те, при формировании которых участвовала вода и содержится в них.

Слева на графике показана степень отражения света разной длинны волны участка Knorr, регистрируемая мачтовыми фотокамерами через разные фильтры, слева — степень отражения характерная для различных материалов. Характерен провал в инфракрасном свете для гидратированных материалов. Глина, в которой видны светлые жилы, хоть и сформирована под действием воды, но не включает ее на молекулярном уровне, поэтому разница определяется при съемке MastCam.

NASA использует цветовое кодирование, которое отражает «сигнал гидратации» различной силы:

Камешек Tintina, который отломили колесом, показал белый излом:

И его сигнал гидратации оказался очень силен:

Зато сравнение четырех участков поверхности в месте John Klein гидратированных материалов не показало, хотя разница в характеристиках грунта видна:

Рассказали на конференции и о том, какая разница между «сырым» (raw), «натуральным» (natural) и «сбалансированным» (white balanced) цветом снимков. Как бы кому не хотелось, но реальный Марс «краснее» даже того, что показывают камеры марсохода. А близкие для нашего зрения цвета получаются дополнительной обработкой «как если бы мы видели на Земле».

Такие данные NASA получило благодаря использованию цветовых маркеров размещенных на «солнечных часах» Curiosity:

Для выявления более тонких цветовых деталей производится обработка под ложные цвета (false color), при том их ложность проявится если взглянуть в том же режиме на «солнечные часы»:

Скучный оранжево-коричневый цвет Марса обусловлен его пыльностью, тогда как свежие изломы обнажают неожиданные цвета вроде этого бело-голубого камня Sutton_Inlier.

От новостей из Калифорнии переместимся к новостям из Москвы.

На той же Лунной и планетарной конференции российские представители поделились результатами работы прибора DAN.
Напомню — это прибор, который регистрирует с какой энергией нейтроны вылетают из поверхности Марса. Происходит это тогда, когда она бомбардируется космическими заряженными частицами, или из источника нейтронов DAN. В зависимости от того, ловит прибор космические нейтроны или производит их сам режимы работы его называются пассивными или активными.

Водород в грунте тормозит нейтроны, поэтому можно определять как много его находится под прибором оценивая процент «быстрых» и «заторможенных» частиц. В основной массе водород означает либо воду, либо гидроксил (ОН). Детектор на глубину 60 см определяет уверенно, но способен уловить сигналы и до 1 м.

Еще когда Curiosity преодолел первую сотню метров ученые отметили, что данные с DAN в целом соответствуют ожиданиям: грунт оказался очень сухим и только на максимально достижимой глубине вода достигал 5%, а выше не превышала 1%. Это было вполне предсказуемо, ведь на марсианском экваторе в летнее время температура может подниматься выше 30 градусов по Цельсию, а низкое давление приводит к тому, что вода сразу испаряется. Такие условия не оставляют шансов найти лед в пределах полуметра-метра от поверхности.

Когда же Curiosity спустился в Yellowknifle Bay, который считается дном древнего озера, данные с прибора начали удивлять. Он стал показывать, что, местами, верхний слой поверхности влажный — до 3%, а под ним начинается «пустыня» с 1% содержания воды. То есть DAN выявил «слоистость» Марса даже на небольших глубинах, и эти данные позволят ученым полнее представить картину изменений на планете, которые привели к той ситуации, что наблюдается сейчас.

Разница в показаниях определялась не только на значительных отрезках пробега:

Но и в считанных «шагах» марсохода:

Ученые пока не торопятся интерпретировать полученную информацию и продолжат работу далее. Хотя в ближайшие недели движение марсохода не предвидится, так что обновлений от DAN мы увидим не скоро. Остается надеяться, что реванш будет, когда Curiosity отправится в долгий путь к горе.

На конференции канадцы тоже поделились своими результатами.
Они работают с прибором «Альфа-протонный спектрометр рентгеновских лучей» (APXS), который расположен на манипуляторе:

Он позволяет определять химическое содержание поверхности, которая подвергается исследованию. Для того, чтобы повысить качество анализа, Curiosity оснащен кистью, которая удаляет пыль:

APXS проводил уже множество анализов, но опубликовали результаты одного, с участка Portage. На графике в схематичной форме отображено содержание различных элементов в трех типах поверхности: неочищенной от пыли, очищенной, очищенной и богатой белыми прожилками. Последняя выделяется высоким содержанием серы и кальция, что в целом соответствует гипсу.

Конференция еще продолжается, и результаты в ближайшие пару дней пополнятся. Ожидаются как минимум материалы по работе лазера ChemСam.

В эти выходные компьютер Curiosity снова выдал ошибку, но на этот раз проблему быстро выявили и ликвидировали — виновником оказался ошибочный файл, который удалили. К работе марсоход должен вернуться в ближайшие дни, но 4 апреля связь с ним прервется на 4 недели, пока между Марсом и Землей будет проходить Солнце. Думаю в это время я дорасскажу, что там интересного поведали на сегодняшней конференции.

Автор: Zelenyikot

Источник ^[4]