Cara mempelajari planet menggunakan radio dan radiasi

Radiasi kosmik diisi dengan seluruh ruang antarbintang dan antarplanet. Ini adalah hasil dari emisi bintang-bintang, piringan akresi lubang hitam, bintang neutron dan pulsar, ledakan supernova ... Hampir semua bencana di alam semesta adalah penyebab emisi radiasi. Radiasi adalah masalah bagi astronot dan elektronik, tetapi bagi para ilmuwan itu adalah hadiah yang memungkinkan Anda mempelajari banyak detail tentang ruang. Kami melanjutkan ulasan kami tentang instrumen ilmiah yang digunakan untuk mempelajari tata surya.

Sebelumnya kami belajar bagaimana mempelajari planet dengan cara optik .

Spektroskopi

gamma Rentang gamma, pada prinsipnya, juga merupakan optik, karena sinar gamma adalah foton berenergi tinggi. Tetapi spektroskopi sinar gamma dalam planetologi tidak mempelajari sinar-sinar yang dipancarkan dari bintang dan lubang hitam, tetapi yang dengannya planet-planet dan benda-benda kosmik lainnya yang atmosfernya lemah atau atmosfernya lemah berkedip.



Planet dan asteroid mulai memancar dalam gamma di bawah pengaruh bombardir partikel yang lebih masif: proton berenergi tinggi, sinar alpha-beta, dan neutron. Partikel yang bermuatan menabrak permukaan tanah dan mulai memancarkan gamma. Dan, yang merupakan karakteristik, setiap elemen kimia memancarkan dalam jangkauannya masing-masing. Artinya, cukup bagi kita untuk memegang spektrometer gamma di atas permukaan untuk memahami apa itu terdiri. Jadi kita hanya akan memahami komposisi kimia, bukan komposisi geologis, tetapi menambahkannya dengan informasi, misalnya, dari spektrometer inframerah, dan dari kamera dengan rentang yang terlihat, kita dapat memperoleh gambaran yang lebih visual.



Jadi, menggunakan spektrometri gamma, para ilmuwan mempelajari tentang konsentrasi relatif tinggi bijih thorium, besi dan titanium di bulan.



Menggunakan instrumen semacam itu di Mars Odyssey, dua daerah dengan kandungan thorium yang sangat tinggi dan kemungkinan bijih uranium ditemukan di Mars. Sangat mungkin bahwa proses pernah terjadi di Afrika, dengan pembentukan reaktor atom alami . Benar, yang lain, berdasarkan data yang sama, berbicara tentang perang termonuklir ... Bagaimanapun, ini adalah temuan yang menggembirakan, karena itu berarti bahwa pembangkit listrik tenaga nuklir pemukim Mars di masa depan dapat bekerja pada bahan baku lokal.



Detektor neutron

Netron kosmik, tidak seperti partikel alfa dan beta, tidak sepenuhnya diserap oleh tanah. Beberapa neutron tercermin dari permukaan tubuh berbatu, sementara mereka berhasil terjun ke tanah sekitar setengah meter. Kembali dari permukaan, neutron, sebagai suatu peraturan, sudah bergerak jauh lebih lambat, kecepatan dan energinya tergantung pada apa yang mereka lalui di tanah. Lebih tepatnya, dengan bantuan mereka hanya satu parameter yang diukur - konten hidrogen.



Hidrogen, karena ringannya atom, secara efektif memperlambat neutron dalam benturan elastis, dan efisiensi ini secara langsung tergantung pada konsentrasinya. Dalam hal ini, dalam bentuk bebas, hidrogen di tanah tidak akan berlama-lama, terutama di mana tekanan atmosfer cenderung nol. Untuk menjaga hidrogen di dalam tanah, ia harus terikat pada tingkat kimia, dan air tetap merupakan alat terbaik. Dengan demikian, terbang di atas permukaan dan mengumpulkan data tentang kecepatan "lepas landas" neutron, Anda dapat menentukan perkiraan kadar air di tanah. Tentu saja, semakin rendah kita terbang, semakin akurat data akan. Satelit sejauh ini memberikan kesalahan plus atau minus seratus kilometer.

Dengan bantuan instrumen Rusia LEND dan HEND , data diperoleh pada distribusi hidrogen / air di permukaan tanah Bulan dan Mars.



Dan jika data Mars telah dikonfirmasi dua kali, maka data bulan masih menunggu verifikasi mereka. Di Mars, modul pendaratan Phoenix mendarat di wilayah sirkumpolar, dan di mana HEND menjanjikan hingga 70% air di tanah, lapisan es air ditemukan tepat di bawah debu. Dan di Kawah Gale, tempat penjelajah Curiosity bekerja, HEND menjanjikan 5%, di tanah, kadar air berkisar dari 3% hingga 5%, dan hanya enam persen "oasis" yang sesekali muncul.

Setelah sukses seperti itu, HEND, saudaranya DAN duduk tepat di bajak, dan sekarang ia mengumpulkan data bukan dari ketinggian 300 km, seperti pendahulunya, tetapi 0,5 m. Benar, kedalaman suara masih tidak melebihi 1 meter, tetapi resolusi spasial telah meningkat dari puluhan kilometer ke sentimeter.



Namun, terlepas dari keberhasilan detektor neutron, tidak ada kepercayaan akhir pada mereka. Gletser di bulan masih menunggu penemu mereka, dan agensi antariksa, serta perusahaan swasta, semakin memperhatikan kutub bulan. Meskipun ada konsentrasi uap air di sana, menurut satelit, tidak lebih dari 4%.

Radar Bunyi

planet di jajaran radio mulai dilakukan dari Bumi. Banyak informasi diberikan oleh teleskop radio Arecibo, dengan diameter 300 meter. Sebagai contoh, di tahun 80-an, ia menemukan di kutub Merkurius yang panas, sebuah refleksi aneh yang dapat memberikan es air. Para ilmuwan tidak bisa percaya untuk waktu yang lama bahwa gletser bisa ada di planet terdekat dengan Matahari. Saya harus menunggu hasil penyelidikan Messenger, yang dengan bantuan detektor neutron dan lokasi laser, dapat mengkonfirmasi keberadaan es.



Arecibo menunjukkan lukisan yang mengesankan selama bulan super 2013. Dengan menggunakan bulan, ia mampu melihat efek dari aliran lava bencana dan "banjir".



Jika Anda menggabungkan gambar-gambar ini dengan peta distribusi mineral yang diperoleh dari spektrometer orbital, Anda dapat membuat peta geologi rinci area tersebut, dan dimungkinkan untuk merekonstruksi evolusi permukaan. Meskipun aneh bahwa sampai sekarang satelit dengan radar yang kuat belum dikirim ke bulan.

Tetapi tiga satelit radar terbang ke Venus. Tidak ada cara lain untuk mempelajari permukaan dari orbit planet ini. "Venus-15 dan -16" memetakan Kutub Utara pada tahun 80-an, dan kemudian, pada tahun 90-an, Magellan menyusun peta lengkap.



Sekarang Cassini berada di orbit yang sama di orbit Saturnus. Di sini radar digunakan untuk menembus atmosfer Titan yang padat. Dalam perjalanan banyak penerbangan, stasiun ruang angkasa secara bertahap membuka tabir abadi dan membuka ke dunia sains yang benar-benar menakjubkan ini, dalam beberapa hal sangat mirip dengan duniawi, tetapi dalam sesuatu yang sangat berbeda.



Pemotretan beberapa radar memungkinkan tidak hanya untuk memetakan, tetapi juga untuk mengamati proses dinamis. Jadi, pulau itu muncul secara misterius dan kemudian menghilang dianggap sebagai tanda perubahan musim yang sedang berlangsung. Mungkin itu adalah gunung es yang jatuh ke lautan metana.



Panjang gelombang lain dan desain radar yang berbeda memungkinkan Anda untuk memanjat lebih dalam. Di ruang angkasa, Mars memiliki dua pesawat ruang angkasa yang dilengkapi dengan "sounders gema" yang menembus kerak planet selama 1-3 kilometer.

Sebuah studi tentang pesawat ruang angkasa Mars Express Eropa memungkinkan untuk memperoleh informasi tentang kekuatan dan struktur es kutub, untuk membedakan karbon dioksida dari es air dan memperkirakan cadangan air.



Pemindaiannya mengungkapkan kawah asteroid purba yang terkubur ratusan meter lava vulkanik dan akumulasi sedimen laut Mars di belahan utara planet ini. Sebelumnya, para ilmuwan telah berulang kali mencatat perbedaan nyata dalam jumlah kawah meteorit di belahan selatan dan utara Mars, dan Mars Express diizinkan untuk memecahkan teka-teki itu. Jika seseorang masih memiliki harapan untuk penduduk Mars yang terkubur dalam kekosongan, kekeringan dan salju di sub-Mars “Zion”, maka saya memiliki berita buruk bagi mereka ...



Aparat New Horizons juga memiliki instrumen untuk penelitian radar, tetapi dimensi antena lebih rendah daripada banyak rekan antarplanet. Oleh karena itu, penelitian ini akan fokus pada menemukan dan mempelajari atmosfer.

Saya menantikan hasil transmisi radar dari inti komet 67P / Churyumov-Gerasimenko, yang dilakukan oleh Rosetta dan Philae secara berpasangan.

Radar itu bahkan dibawa ke bulan. Orang Cina "Jade Hare" hanya bisa berjalan seratus meter, tetapi bahkan di atasnya ia berhasil mendapatkan profil menarik dari permukaan bulan, hingga kedalaman sekitar empat ratus meter. Di masa depan, informasi tersebut akan sangat penting untuk pembangunan stasiun, pangkalan atau pemukiman bulan.



Spektroskopi alfa-proton

Ketika mempelajari tentang benda-benda luar angkasa dengan pesawat ruang angkasa, hampir tidak mungkin dilakukan tanpa menyentuh momen spektroskopi fluoresensi sinar-alpha alpha-proton.



Perangkat APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) dipasang pada semua penemu NASA. APXS tersedia pada pesawat pendaratan Philae pada inti komet 67P / Churyumov-Gerasimenko. Ada perangkat serupa ( RIFMA ) pada penemu bulan Soviet.



Prinsip operasi metode ini menyerupai spektroskopi gamma, dengan pengecualian bahwa sensor memiliki sumber partikel bermuatan sendiri (semacam isotop radioaktif), terutama sinar alpha. Sampel yang diteliti diiradiasi dengan radiasi dan mulai bersinar dalam kisaran x-ray.



Selain itu, setiap elemen kimia bersinar dengan caranya sendiri, yang memungkinkan untuk memperoleh spektrum komposisi unsur.



Ini bukan review lengkap dari peralatan untuk studi tata surya. Sebagai aturan, instrumen astrofisika juga ditempatkan di pesawat antariksa antarplanet untuk merekam partikel energik, radiasi antarplanet, plasma dan debu. Penerbangan antarplanet juga memungkinkan kita untuk mempelajari angkasa luar, hubungan Matahari, planet-planet, dan medium antarbintang, tetapi ini adalah cerita lain.

Source: https://habr.com/ru/post/id382289/