Gravitačná mapa Marsu pomôže plánovať pristátia

Hoci o podstate gravitácie toho vieme pramálo a gravitačné vlny sa vedcom podarilo potvrdiť len nedávno, vonkajšie prejavy gravitácie dokážeme merať so značnou presnosťou.

Takto sa pomocou sprostredkovaných údajov z troch družíc obiehajúcich okolo Marsu – Mars Global Surveyor, Mars Odyssey a Mars Reconnaissance Orbiter získaných počas 16-tich rokov, vedcom podarilo monitorovať jemné zmeny gravitácie nad marsovským povrchom. Výsledkom je unikátna gravitačná mapa Marsu.

Vedci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) v Cambridge, v americkom Massachusetts a z Goddard Space Flight Center v Greenbelte, v štáte Maryland, získali údaje o gravitácii meraním dopplerovho efektu pri prenose dát z uvedených troch družíc Marsu do siete vesmírneho internetu NASA Deep Space Network.

Pohľad od severného pólu Marsu na novej gravitačnej mape.

Tak ako všetky planéty, aj Mars je „hrboľatý“ útvar, čo spôsobuje, že družice na obežnej dráhe okolo neho podliehajú zmenám gravitácie. Tá je napríklad silnejšia, keď prelietajú nad horami a trochu slabšia, pri prelete ponad kaňony a údolia. Nová mapa gravitácie Marsu je dosiaľ najpodrobnejšou a otvára pohľad do skrytého vnútra červenej planéty.

Dokonalejšia gravitačná mapa odhalila, že Mars má tekuté vonkajšie jadro z roztavenej horniny, ktoré podlieha slapovým silám prílivu a odlivu pod vplyvom Slnka a dvoch mesiacov Marsu, aj to, ako sa gravitácia Marsu menila počas celého 11-ročného cyklu slnečnej aktivity. Zmeny gravitácie tiež ovplyvňujú ročné obdobia, keď sa medzi letom a zimou presúvajú veľké masy oxidu uhličitého z polárnych čiapočiek.

Toto je časť gravitačnej mapy Marsu znázorňujúca sopky v oblasti Tharsis a okolie. Biele oblasti v centre sú regióny s vyššou gravitáciou produkovanou veľkými sopkami Tharsis a okolité modré oblasti sú regióny s nižšou gravitáciou, ktoré môžu byť prasklinami v kôre (litosfére) Marsu.

Nepatrné rozdiely gravitácie zmenili trajektóriu družíc NASA na obežnej dráhe Marsu, čo ovplyvnilo signál, odoslaný z družice do Deep Space Network. Tieto malé výkyvy v toku dát boli použité na vytvorenie mapy gravitačného poľa Marsu. Predchádzalo tomu 16 rokov zbierania údajov, ale sami o sebe by tieto dáta neboli použiteľné.

Zmeny orbitálnej dráhy môže totiž ovplyvňovať viacero faktorov, ktoré museli byť vzaté do úvahy a vedci museli od nich získané dáta očistiť. Obežnú dráhu družice napríklad môže ovplyvňovať aj sila slnečného žiarenie, pod vplyvom ktorého sa rozťahujú solárne panely, alebo brzdenie v horných vrstvách riedkej atmosféry.

Odstránenie zmien pohybu, ktorý nespôsobila gravitácia, si vyžiadalo 2 roky analýz a počítačového modelovania.

Nová mapa ukazuje gravitačné anomálie s rozlíšením asi 100 km a vedcom sa podarilo určiť hrúbku marsovskej kôry na 120 km. Nové poznatky tiež umožnili prehodnotiť niektoré doterajšie názory o geomorfológii Marsu. Napríklad nižšie položená oblasť medzi Acidalia Planitia a Tempe Terra bola interpretovaná ako systém pochovaných kanálov.

Tie pred miliardami rokov dodávali vodu a sedimenty z južnej vysočiny do severných nížin Marsu, keď bola na Marse omnoho príjemnejšia klíma, než dnes. Nová mapa ukazuje, že táto anomália nízkej gravitácie je určite väčšia. Možným vysvetlením je, že vplyvom tvorby veľkých vulkánov v oblasti Tharsis tiu došlo k ohybu litosféry.

Nová gravitačná mapa nám umožní nielen nazrieť pod povrch Marsu a lepšie pochopiť jeho geologický vývoj, ale aj lepšie plánovať pristátie nepilotovaných a, snáď čoskoro, aj pilotovaných misií.