Como estudar os planetas usando rádio e radiação

A radiação cósmica é preenchida com todo o espaço interestelar e interplanetário. Este é o resultado da emissão de estrelas, discos de acumulação de buracos negros, estrelas de nêutrons e pulsares, explosões de supernovas ... Quase todo cataclismo no Universo é a causa de emissões de radiação. A radiação é um problema para astronautas e eletrônicos, mas para os cientistas é um presente que permite que você aprenda muitos detalhes sobre o espaço. Continuamos nossa revisão dos instrumentos científicos usados ​​para estudar o sistema solar.

Anteriormente, aprendemos a estudar planetas por meios ópticos .

Espectroscopia

gama A gama gama, em princípio, também é uma óptica, porque raios gama são fótons de alta energia. Mas a espectroscopia de raios gama na planetologia não estuda os raios emitidos por estrelas e buracos negros, mas aqueles com os quais planetas e outros corpos cósmicos sem atmosfera ou fracamente atmosféricos piscam.



Planetas e asteróides começam a irradiar em gama sob a influência do bombardeio de partículas mais massivas: prótons de alta energia, raios alfa-beta e nêutrons. Partículas carregadas atingem a superfície do solo e começam a emitir gama. E, o que é característico, cada elemento químico emite em seu próprio intervalo. Ou seja, basta segurar um espectrômetro gama acima da superfície para entender em que consiste. Portanto, entendemos apenas a composição química, não a geológica, mas complementando-a com informações, por exemplo, de espectrômetros infravermelhos e de câmeras da faixa visível, podemos obter uma imagem mais visual.



Assim, usando espectrometria gama, os cientistas aprenderam sobre as concentrações relativamente altas de minérios de tório, ferro e titânio na lua.



Usando esse instrumento na Mars Odyssey, duas regiões com um conteúdo anormalmente alto de minério de tório e provavelmente urânio foram descobertas em Marte. É bem possível que processos tenham ocorrido na África, com a formação de um reator atômico natural . É verdade que outros, com base nos mesmos dados, falam de uma guerra termonuclear ... De qualquer forma, esse é um achado encorajador, porque significa que as usinas nucleares dos futuros colonos marcianos podem trabalhar com matérias-primas locais.



Detectores de nêutrons

Os nêutrons cósmicos, diferentemente das partículas alfa e beta, não são completamente absorvidos pelo solo. Alguns nêutrons são refletidos na superfície de corpos pedregosos, enquanto eles conseguem mergulhar no chão cerca de meio metro. Retornando da superfície, os nêutrons, por via de regra, já estão se movendo muito mais devagar, sua velocidade e energia dependem do que passaram no solo. Mais precisamente, com a ajuda deles, apenas um parâmetro é medido - o teor de hidrogênio.



O hidrogênio, devido à leveza dos átomos, reduz efetivamente os nêutrons nas colisões elásticas, e essa eficiência depende diretamente de sua concentração. Nesse caso, na forma livre, o hidrogênio no solo não permanecerá, especialmente onde a pressão atmosférica tende a zero. Para preservar o hidrogênio no solo, ele deve estar ligado no nível químico e a água continua sendo a melhor ferramenta. Assim, voando sobre a superfície e coletando dados sobre a velocidade dos nêutrons de "decolagem", você pode determinar o conteúdo aproximado de água no solo. Obviamente, quanto mais baixo voamos, mais precisos serão os dados. Até agora, os satélites emitem um erro de mais ou menos cem quilômetros.

Foi com a ajuda dos instrumentos russos LEND e HEND que foram obtidos dados sobre a distribuição de hidrogênio / água nos solos superficiais da Lua e de Marte.



E se os dados marcianos já foram confirmados duas vezes, os lunares ainda estão aguardando sua verificação. Em Marte, o módulo de pouso de Phoenix aterrissou na região circumpolar e, onde o HEND prometeu até 70% da água no solo, uma camada de gelo foi encontrada sob a poeira. E na cratera Gale, onde o veículo espacial Curiosity trabalha, a HEND prometeu 5%, no solo o teor de água varia de 3% a 5%, e apenas seis por cento de “oásis” são ocasionalmente encontrados.

Após esse sucesso, HEND, seu irmão DAN estava sentado no veículo espacial e agora ele coleta dados não a uma altura de 300 km, como seu antecessor, mas a 0,5 m. É verdade que a profundidade do som ainda não excede 1 metro, mas a resolução espacial aumentou de dezenas de quilômetros a centímetros.



No entanto, apesar do sucesso dos detectores de nêutrons, não há confiança final neles. Geleiras na lua ainda estão esperando por seu descobridor, e agências espaciais, assim como empresas privadas, estão prestando cada vez mais atenção aos pólos da lua. Embora exista uma concentração de umidade, de acordo com os satélites, não mais que 4%.

Radares O

som dos planetas na faixa de rádio começou a ser realizado a partir da Terra. Muitas informações foram fornecidas pelo radiotelescópio Arecibo, com um diâmetro de 300 metros. Por exemplo, nos anos 80, ele descobriu nos pólos do quente Mercúrio, um reflexo estranho que poderia dar gelo à água. Os cientistas não conseguiram acreditar por muito tempo que geleiras poderiam existir no planeta mais próximo do Sol. Eu tive que esperar pelos resultados da sonda Messenger, que, com a ajuda de um detector de nêutrons e a localização do laser, foi capaz de confirmar a presença de gelo.



Arecibo mostrou pinturas impressionantes durante a super lua de 2013. Usando a lua, ele é capaz de discernir os efeitos de fluxos de lava catastróficos e "inundações".



Se você combinar essas imagens com mapas da distribuição de minerais obtidos de espectrômetros orbitais, poderá elaborar um mapa geológico detalhado da área, e é possível reconstruir a evolução da superfície. Embora seja estranho que até agora o satélite com um radar poderoso não tenha sido enviado para a lua.

Mas três satélites de radar voaram para Vênus. Não há outra maneira de estudar a superfície da órbita deste planeta. “Vênus-15 e -16” mapeou o Polo Norte nos anos 80 e, nos anos 90, Magalhães desenhou um mapa completo.



Agora, a Cassini está em uma órbita semelhante na órbita de Saturno. Aqui, o radar é usado para penetrar na densa atmosfera de Titã. No curso de numerosos vôos, a estação espacial gradualmente abre o véu eterno e abre à ciência esse mundo verdadeiramente incrível, de certa forma incrivelmente semelhante ao terrestre, mas em algo surpreendentemente diferente.



O disparo múltiplo por radar permite não apenas mapear, mas também observar processos dinâmicos. Assim, a ilha apareceu misteriosamente e depois desapareceu foi considerada um sinal de mudanças sazonais em andamento. Talvez fosse um iceberg caindo no mar de metano.



Outros comprimentos de onda e um design de radar diferente permitem que você suba mais fundo. No espaço, Marte possui duas naves espaciais equipadas com "ecobatímetros" que penetram na crosta do planeta por 1 a 3 quilômetros.

Um estudo da sonda européia Mars Express permitiu obter informações sobre a potência e a estrutura do gelo polar, distinguir o dióxido de carbono do gelo da água e estimar as reservas de água.



Sua varredura revelou antigas crateras de asteróides enterradas por centenas de metros de lava vulcânica e acumulações sedimentares do oceano marciano no hemisfério norte do planeta. Anteriormente, os cientistas observavam repetidamente a aparente diferença no número de crateras de meteoritos nos hemisférios sul e norte de Marte, e o Mars Express permitiu resolver o enigma. Se alguém ainda tinha esperanças de marcianos enterrados no vácuo, seca e geada no sub-marciano "Sião", então eu tenho más notícias para eles ...



O aparelho New Horizons também possui instrumentos para pesquisa de radar, mas as dimensões da antena são inferiores a muitos colegas interplanetários Portanto, o estudo se concentrará em encontrar e estudar a atmosfera.

Estou ansioso pelos resultados da transmissão por radar do núcleo do cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko, que Rosetta e Philae fizeram por um casal.

O radar foi levado até a lua. O "Jade Hare" chinês conseguiu andar apenas cem metros, mas mesmo nele conseguiu obter perfis interessantes da superfície lunar, a uma profundidade de cerca de quatrocentos metros. No futuro, essas informações serão vitais para a construção de uma estação lunar, base ou assentamento.



Espectroscopia de prótons alfa

Quando se trata do estudo de corpos espaciais por naves espaciais, é quase impossível ficar sem tocar em momentos da espectroscopia de fluorescência de raios-X de prótons alfa.



Os dispositivos APXS (espectrômetro de raios X por partículas alfa) foram instalados em todos os veículos da NASA. O APXS está disponível na nave de desembarque Philae no núcleo do cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Havia um dispositivo similar ( RIFMA ) nos rovers lunares soviéticos.



O princípio de operação do método se assemelha à espectroscopia gama, com a exceção de que o sensor possui sua própria fonte de partículas carregadas (algum tipo de isótopo radioativo), principalmente raios alfa. A amostra estudada é irradiada por radiação e começa a brilhar na faixa de raios-x.



Além disso, cada elemento químico brilha à sua maneira, o que torna possível obter espectros de composição elementar.



Esta não é uma revisão exaustiva de equipamentos para o estudo do sistema solar. Como regra, também são colocados instrumentos astrofísicos nas naves interplanetárias para registrar partículas energéticas, radiação interplanetária, plasma e poeira. Os vôos interplanetários também nos permitem estudar o espaço sideral, a relação do Sol, planetas e meio interestelar, mas essa é outra história.

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