Наземная магнитная съемка Марса с марсохода «Журонг»

Jul 21, 2023

Природная астрономия (2023 г.) Процитировать эту статью

2973 Доступа

285 Альтметрика

Подробности о метриках

Магнитное поле Марса измерялось в больших масштабах с помощью орбитальных космических кораблей и в очень малых масштабах с помощью марсианских метеоритов. Здесь мы сообщаем о наземной магнитной съемке в масштабах от метра до километра. Марсоход Чжуронг провел векторные измерения в 16 точках на трассе длиной 1089 м в бассейне Утопия на Марсе. Он зафиксировал чрезвычайно слабое магнитное поле со средней интенсивностью на порядок меньшей, чем та, что была получена с орбиты, в отличие от большого магнитного поля в Elysium Planitia, измеренного InSight. При измерении космического корабля отбирается область с радиусом, сравнимым с его высотой, а при наземном измерении отбирается область с радиусом, сравнимым с глубиной намагниченного тела. Слабое магнитное поле, измеренное Чжуронгом, указывает на отсутствие аномалий намагничивания на глубине многих километров вокруг и ниже траверса марсохода. Мы предлагаем два возможных объяснения слабого магнитного поля: весь бассейн Утопии мог оставаться ненамагниченным с момента его образования около 4 миллиардов лет назад или что призрачный кратер радиусом 5 км, где приземлился Чжуронг, мог быть размагничен в результате удара.

Измерения магнитных полей коры планет земной группы дают важную информацию об истории их ядра динамо и внутренней тепловой эволюции. В отличие от Земли сегодня обнаружено, что Марс не имеет глобального магнитного поля, но имеет неоднородную и локально сильную намагниченность коры, что указывает на существование древнего динамо-машины1. Магнитные исследования исследуют магнетизм земной коры в масштабах длины, сравнимых с расстоянием или высотой от источника2. Космический корабль Mars Global Surveyor нанес на карту магнитное поле Марса в глобальном масштабе на расстоянии 185 км (только магнитуда)3 и 400 км (векторное поле), хотя локально на расстоянии всего 90 км (ссылка 4), показывая магнитные поля до 1500 нТл. Космический аппарат «Марсианская атмосфера и нестабильная эволюция» (MAVEN) расширил возможности картирования глобального векторного магнитного поля до 150 км (ссылки 5,6). На другом конце спектра палеомагнитный анализ образцов марсианского метеорита (ALH84001) выявил свидетельства существования древнего магнитного поля на очень малых масштабах длины (~ 1 мм), что подтверждает работу раннего марсианского динамо до 4,1 млрд лет назад или, возможно, 3,9 млрд лет (ссылка 7). Однако происхождение намагниченности марсианской коры, а также история и атрибуты древнего динамо-машины остаются темами, вызывающими активный интерес. Многие из нерешенных ключевых вопросов требуют новых наборов региональных данных с высоким разрешением, таких как измерения локального магнитного поля8. Феррозондовый магнитометр НАСА InSight (IFG) измерил магнитное поле на уровне земли в одном месте посадки9. Интенсивность поверхностного магнитного поля (~2000 нТл), измеренная IFG, очень высока по стандартам поля земной коры (обычно <200 нТл)10, но ее можно объяснить естественными изменениями в минералогии Марса и/или толстой литосферой. Региональные исследования масштаба от метра до километра особенно важны для изучения характеристик подземной магнитной минералогии, а также геологических структур. Это, в свою очередь, может ограничить время и эволюцию марсианского динамо8. Чего до сих пор не хватало, так это магнитных измерений в масштабе длины, наиболее полезного для геологов и геофизических разведчиков, то есть наземной съемки километрового масштаба.

Марсоход Чжуронг приземлился в южной части бассейна Утопии (рис. 1) 15 мая 2021 года и провел магнитную съемку через 3 месяца после приземления. Научная полезная нагрузка Mars Rover Magnetometer (RoMAG)11 на борту марсохода Zhurong состоит из двух идентичных трехосных феррозондовых магнитометров (рис. 2а) с динамическим диапазоном ±65 000 нТл, уровнем шума 0,01 нТл/√Гц при 1 Гц. Один установлен на мачте, а другой – на пересечении мачты и палубы марсохода. Верхний феррозонд может вращаться вокруг вертикальной оси. Горизонтальное магнитное поле, связанное с марсоходом, удаляется путем вращения верхнего феррозонда, сохраняя при этом нижний неподвижным, и повторением процесса, когда марсоход направлен в разных направлениях. Однако следует отметить, что таким способом невозможно откалибровать вертикальную составляющую, поэтому в этой статье обсуждаются только горизонтальные составляющие.