Die NASA verwendet die Sensoren von Curiosity, um die Schwerkraft eines Berges auf dem Mars zu messen

Einige sehr clevere Leute haben herausgefunden, wie man die Navigationssensoren von MSL Curiosity verwendet, um die Schwerkraft eines Marsbergs zu messen. Was sie gefunden haben, widerspricht früheren Überlegungen zu Aeolis Mons, auch bekannt als Mt. Sharp. Aeolis Mons ist ein Berg im Zentrum des Gale-Kraters, dem Landeplatz von Curiosity im Jahr 2012.

Der Gale-Krater ist ein riesiger Einschlagskrater mit einem Durchmesser von 154 km (96 mi) und etwa 3,5 Milliarden Jahre alt. In der Mitte befindet sich Aeolis Mons, ein etwa 5,5 km hoher Berg. Über einen Zeitraum von ungefähr 2 Milliarden Jahren wurden Sedimente entweder durch Wasser, Wind oder beides abgelagert, wodurch der Berg entstand. Die anschließende Erosion reduzierte den Berg auf seine heutige Form.

Jetzt a neues Papier veröffentlicht in Science, basierend auf Schwerkraftmessungen von Curiosity, zeigt, dass die Grundgesteinsschichten von Aeolis Mons nicht so dicht sind, wie früher angenommen.

Die Schwerkraftmessungen von Curiosity erinnern an frühere Tage der Erforschung des Sonnensystems, als Apollo 16 Astronauten nutzten ihren Moon Buggy oder Lunar Roving Vehicle, um die Schwerkraft des Mondes zu messen. Das war 1972. In unserer Zeit sind es Roboter statt Astronauten, die ferne Welten betreten, aber der Forschergeist und die Wissenschaft sind gleich.

Bilder nebeneinander zeigen den Curiosity-Rover der NASA (links) und einen Mond-Buggy, der während der Apollo 16-Mission gefahren wurde. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech

Die neue Studie basiert auf Gravimetrie, der Messung kleinster Änderungen in Gravitationsfeldern. Sie kann nur am Boden durchgeführt werden, im Gegensatz zur groß angelegten Gravimetrie, die von einem umlaufenden Raumfahrzeug aus durchgeführt wird. Um diese Messungen vorzunehmen, hat das Forschungsteam Curiositys Beschleunigungsmesser , Instrumente an Bord des Rovers, die für die Navigation verwendet werden.

In Verbindung mit Gyroskopen teilen Beschleunigungsmesser dem Rover mit, wo er sich auf dem Mars befindet und in welche Richtung er zeigt. Smartphones haben sie auch, und sie werden von Apps verwendet, mit denen Sie Ihr Telefon auf den Himmel richten und die Namen von Sternen lesen können. Natürlich sind die Gyroskope und Beschleunigungsmesser von Curiosity viel genauer als alles in einem Smartphone.

„Ich bin begeistert, dass kreative Wissenschaftler und Ingenieure immer noch innovative Wege finden, um mit dem Rover neue wissenschaftliche Entdeckungen zu machen.“

Co-Autor der Studie Ashwin Vasavada, Projektwissenschaftler von Curiosity, Jet Propulsion Laboratory der NASA, Pasadena, Kalifornien.

MSL Curiosity hat dieses Bild von seinem Landeplatz am Gale-Krater aufgenommen. In der Ferne befindet sich Mt. Sharp oder Aeolis Mons, das mögliche Ziel von Curiosity. Bildnachweis: Von NASA/JPL-Caltech.

Das Team maß die Änderung des Gravitationsfeldes von Mt. Sharp als der Rover ihn bestieg. Die Schwerkraft lässt mit der Höhe nach und die Instrumente von Curiosity wurden neu kalibriert, um diese winzigen Veränderungen zu messen. Aus diesen Veränderungen wurde die Dichte des darunter liegenden Gesteins abgeleitet.

Die gravimetrischen Messungen zeigten, dass das Gestein unter dem Berg weniger dicht ist als gedacht, also relativ porös. Dies widerspricht früheren Forschungen, die zeigten, dass der Kraterboden früher unter mehreren Kilometern Gestein vergraben war.

„Die unteren Ebenen des Mount Sharp sind überraschend porös“, sagte Hauptautor Kevin Lewis von der Johns Hopkins University. „Wir wissen, dass die unteren Schichten des Berges im Laufe der Zeit begraben wurden. Das verdichtet sie und macht sie dichter. Aber dieser Befund deutet darauf hin, dass sie nicht von so viel Material begraben wurden, wie wir dachten.“

In ihrer Arbeit zeigen die Forscher, dass ihre Messungen Grundgestein bis in eine Tiefe von mehreren hundert Metern umfassen und nicht nur Oberflächengestein. Sie maßen eine durchschnittliche Dichte von 1680 ± 180 kg m -3. Das ist viel weniger dicht als typische Sedimentgesteine. Da Sedimentgesteine ​​an Dichte gewinnen, indem sie unter einer größeren Gesteinsansammlung verdichtet werden, deutet ihre geringe Dichte darauf hin, dass sie nicht so tief vergraben waren.

Dieses Bild wurde vom Mars Reconnaissance Orbiter der NASA aufgenommen. Es zeigt einen Teil von Curiositys Weg, vorbei an den Bagnold-Dünen im Gale-Krater, durch die Murray-Formation am Fuße des Mt. Sharp und den unteren Hang des Mt. Sharp hinauf. Bildquelle: NASA/JPL-Caltech.

In gewisser Weise tragen diese Ergebnisse nur zum Geheimnis der Entstehung, Struktur und Erosion des Mt. Sharp bei. Wir wissen zum Beispiel immer noch nicht, ob der Gale-Krater einst vollständig mit Sediment gefüllt war und dieses Sediment zur modernen Form des Mt. Sharp erodiert wurde. Es kann sein, dass nur ein Teil des Kraters jemals mit Sediment gefüllt war.

Andererseits ist der Gipfel des Mt. Sharp höher als der Kraterrand. Auf dieser Grundlage haben andere Forschungen vorgeschlagen, dass der Gale-Krater vollständig mit Sediment gefüllt war und dass Mt. Sharp der Überrest eines viel höheren Berges ist, als wir jetzt sehen. Aber wenn das der Fall ist, dann widersprechen diese neuen Erkenntnisse dem. Wenn diese Gesteine ​​am Unterlauf des Mt. Sharp so tief vergraben wären, wäre ihre gemessene Dichte viel höher.

Ein zusammengesetztes Bild von Gale Crater und Mt. Sharp oder Aeolis Mons. Das Bild stammt von drei Orbitern: dem Mars Express Orbiter der ESA, dem Mars Reconnaissance Orbiter der NASA und dem Viking Orbiter. Der schwache grüne Punkt im Vordergrund des Berges ist der Landeplatz von Curiosity. Bildquelle: Von NASA/JPL-Caltech/ESA/DLR/FU Berlin/MSSS.

Eine andere Argumentation beruht auf der äolischen Sedimentation. Äolisch bedeutet windgetrieben. In dieser Hypothese trug der Wind Sediment in den Krater, lagerte es auf dem Mt. Sharp ab und baute es mehr oder weniger in die Form auf, die es jetzt hat. In diesem Fall wären die von Curiosity gemessenen Gesteine ​​nie verdichtet worden. Das würde ihre geringe Dichte im Vergleich zu anderen vergrabenen Sedimentgesteinen erklären.

„Es gibt noch viele Fragen zur Entwicklung von Mount Sharp, aber dieses Papier fügt dem Puzzle ein wichtiges Stück hinzu“, sagte Ashwin Vasavada, Co-Autor der Studie, Projektwissenschaftler von Curiosity am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien. „Ich bin begeistert, dass kreative Wissenschaftler und Ingenieure immer noch innovative Wege finden, um mit dem Rover neue wissenschaftliche Entdeckungen zu machen“, fügte er hinzu.

Diese Studie wird die Debatte über den Gale-Krater und den Mt. Sharp nicht lösen, aber sie bringt etwas Klarheit. Es zeigt auch die Nützlichkeit von Rover-basierten gravimetrischen Messungen für das Verständnis der Geschichte des Mars.

Außerdem ist es einfach richtig cool.

Quellen:

• Pressemitteilung: „Mars Buggy“-Neugier misst die Schwerkraft eines Berges
• Forschungsbericht: Eine Gravitationstraverse an der Oberfläche auf dem Mars weist auf eine geringe Dichte des Grundgesteins am Gale-Krater hin
• Wikipedia-Eintrag: Sturmkrater
• Wikipedia-Eintrag: Mount Sharp