Cómo estudiar los planetas usando radio y radiación.

La radiación cósmica se llena con todo el espacio interestelar e interplanetario. Este es el resultado de la emisión de estrellas, discos de acreción de agujeros negros, estrellas de neutrones y púlsares, explosiones de supernova ... 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 que te permite aprender muchos detalles sobre el espacio. Continuamos nuestra revisión de los instrumentos científicos utilizados para estudiar el sistema solar.

Anteriormente aprendimos a estudiar planetas por medios ópticos .

Espectroscopía

gamma El rango gamma, en principio, también es una óptica, porque Los rayos gamma son fotones de alta energía. Pero la espectroscopía de rayos gamma en planetología no estudia los rayos emitidos por las estrellas y los agujeros negros, sino aquellos con los que destellan los planetas y otros cuerpos cósmicos sin atmósfera o débilmente atmosféricos.



Los planetas y los asteroides comienzan a irradiarse en gamma bajo la influencia del bombardeo de 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 gamma. Y, lo cual es característico, cada elemento químico emite en su propio rango. Es decir, es suficiente para nosotros sostener un espectrómetro de rayos gamma sobre la superficie para comprender en qué consiste. Por lo tanto, entendemos solo la composición química, no la geológica, pero si la complementamos con información, por ejemplo, de espectrómetros infrarrojos y de cámaras de alcance visible, podemos obtener una imagen más visual.



Entonces, usando la espectrometría gamma, los científicos aprendieron sobre las concentraciones relativamente altas de minerales de torio, hierro y titanio en la luna.



Usando tal instrumento en Mars Odyssey, se descubrieron dos regiones con un contenido anormalmente alto de torio y probablemente minerales de uranio en Marte. Es muy posible que los procesos ocurrieran una vez en África, con la formación de un reactor atómico natural . Es cierto que otros, sobre la base de los mismos datos, hablan de una guerra termonuclear ... De todos modos, este es un hallazgo alentador, porque significa que las plantas de energía nuclear 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 neutrones se reflejan en la superficie de los cuerpos pedregosos, mientras logran sumergirse en el suelo aproximadamente medio metro. Al regresar de la superficie, los neutrones, como regla, ya se mueven mucho más lentamente, 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 colisiones elásticas, y esta eficiencia depende directamente de su concentración. En este caso, en forma libre, el hidrógeno en el suelo no permanecerá, especialmente donde la presión atmosférica tiende a cero. Para preservar el hidrógeno en el suelo, debe unirse al nivel químico, y el agua sigue siendo la mejor herramienta. Por lo tanto, volando sobre la superficie y recopilando datos sobre las velocidades de los neutrones de "despegue", puede determinar el contenido aproximado de agua en el suelo. Por supuesto, cuanto más bajo volamos, más precisos serán los datos. Los satélites hasta ahora 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 superficiales de la Luna y Marte.



Y si los datos marcianos ya han sido confirmados dos veces, entonces los lunares aún están esperando su verificación. En Marte, el módulo de aterrizaje de 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 trabaja el rover Curiosity, HEND prometió un 5%, en el suelo, el contenido de agua oscila entre el 3% y el 5%, y solo el 6% de los "oasis" ocasionalmente aparecen.

Después de tal éxito, HEND, su hermano DAN estaba "sentado" directamente en el móvil, y ahora recopila datos no desde una altura de 300 km, como su predecesor, sino 0,5 m. Es cierto, la profundidad de sondeo aún no supera 1 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 final en ellos. Los glaciares en la luna todavía esperan a su descubridor, y las agencias espaciales, así como las compañías privadas, están prestando cada vez más atención a los polos de la luna. Aunque hay una concentración de humedad allí, según los satélites, no más del 4%.

Radares El

sonido de los planetas en el rango de radio comenzó a realizarse desde la Tierra. El radiotelescopio de Arecibo, con un diámetro de 300 metros, dio mucha información. Por ejemplo, en los años 80, descubrió en los polos de Mercurio caliente, un extraño reflejo que podría dar hielo de agua. Los científicos no podían creer durante mucho tiempo que los glaciares pudieran existir en el planeta más cercano al Sol. Tuve que esperar los resultados de la sonda Messenger, que con la ayuda de un detector de neutrones y la ubicación del láser, pudo confirmar la presencia de hielo.



Arecibo mostró pinturas impresionantes durante la súper luna de 2013. Utilizando la luna, es capaz de discernir los efectos de flujos de lava catastróficos e "inundaciones".



Si combina estas imágenes con mapas de la distribución de minerales obtenidos de espectrómetros orbitales, puede dibujar un mapa geológico detallado del área, y es posible reconstruir la evolución de la superficie. Aunque es extraño que hasta ahora el satélite con un potente radar no haya sido enviado a la luna.

Pero tres satélites de radar volaron a Venus. No hay otra forma de estudiar la superficie desde la órbita de este planeta. "Venus-15 y -16" mapearon el Polo Norte en los años 80, y luego, en los 90, Magellan elaboró ​​un mapa completo.



Ahora Cassini está en una órbita similar en la órbita de Saturno. Aquí el radar se usa para penetrar en la densa atmósfera de Titán. En el curso de numerosos vuelos, la estación espacial abre gradualmente el velo eterno y abre a la ciencia este mundo realmente sorprendente, en algunos aspectos increíblemente similar al terrenal, pero en algo sorprendentemente diferente.



El disparo por radar múltiple no solo permite mapear, sino también observar procesos dinámicos. Entonces, la isla apareció misteriosamente y luego desapareció se consideró un signo de cambios estacionales en curso. Tal vez fue un iceberg cayendo en el mar de metano.



Otras longitudes de onda y un diseño de radar diferente le permiten escalar más profundo. En el espacio, Marte tiene dos naves espaciales equipadas con "ecosondas" que penetran en la corteza del planeta durante 1-3 kilómetros.

Un estudio de la nave espacial europea Mars Express permitió obtener información sobre el poder y la estructura del hielo polar, distinguir el dióxido de carbono del hielo de agua y estimar las reservas de agua.



Su exploración reveló antiguos cráteres de asteroides enterrados por cientos de metros de lava volcánica y acumulaciones sedimentarias del océano marciano en el hemisferio norte del planeta. Anteriormente, los científicos han notado repetidamente la aparente diferencia en la cantidad de cráteres de meteoritos en los hemisferios sur y norte de Marte, y Mars Express permitió resolver el enigma. Si alguien todavía tenía esperanzas para los marcianos enterrados en el vacío, la sequía y las heladas en el "Zion" submarciano, entonces tengo malas noticias para ellos ...



El aparato New Horizons también tiene instrumentos para la investigación por radar, pero las dimensiones de la antena son inferiores a las de muchos colegas interplanetarios. Por lo tanto, el estudio se centrará en encontrar y estudiar la atmósfera.

Espero con interés los resultados de la transmisión por radar del núcleo del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, que fue realizada por Rosetta y Philae en 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 perfiles 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 lunar, base o asentamiento.



Espectroscopía de alfa-protones

Cuando se trata del estudio de cuerpos espaciales por naves espaciales, es casi imposible hacerlo sin tocar momentos de espectroscopía de fluorescencia de rayos X de alfa-protones.



Se instalaron dispositivos APXS (espectrómetro de rayos X de partículas alfa) en todos los rovers de la NASA. APXS está disponible en la nave de aterrizaje de Philae en el núcleo del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Había un dispositivo similar ( RIFMA ) en los rovers lunares soviéticos.



El principio del método recuerda 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.



Esta no es una revisión exhaustiva de los equipos para el estudio del sistema solar. Como regla general, los instrumentos astrofísicos también se colocan en naves espaciales interplanetarias para registrar partículas energéticas, radiación interplanetaria, plasma y polvo. Los vuelos interplanetarios también nos permiten estudiar el espacio exterior, la relación del Sol, los planetas y el medio interestelar, pero esta es otra historia.

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