NASA случайно создало пять кратеров на Марсе и получило новые данные о его поверхности
Обломки космического аппарата миссии NASA Mars 2020, доставившего марсоход Perseverance, образовали на Марсе пять небольших кратеров и позволили оценить механические свойства местного грунта. Моделирование показало, что связность реголита в районе ударов составляет всего около 7 ± 1,5 килопаскаля, что соответствует очень рыхлому, слабо связанному материалу.
Кратеры появились во время посадки Perseverance 18 февраля 2021 года. На большой высоте аппарат сбросил два вольфрамовых балансировочных груза массой примерно 77,5 килограмма каждый. Они использовались для управления положением аппарата во время входа в атмосферу. На поверхность также упали фрагменты отделившейся перелётной ступени.
В момент отделения вольфрамовых грузов аппарат находился на высоте около 1250 километров и двигался относительно Марса со скоростью примерно 4,75 километра в секунду. Расчёты траектории показывают, что сами грузы столкнулись с поверхностью со скоростью около 3,8 километра в секунду под очень малым углом — примерно 10° к горизонту.
Александра Соколовска из Имперского колледжа Лондона и её коллеги использовали снимки камер CTX и HiRISE орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, расчёты траекторий и трёхмерное моделирование ударных процессов. Пять новых кратеров расположены северо-западнее кратера Езеро, где работает Perseverance. До посадки марсохода этих образований на снимках не было.
Наиболее вероятными кратерами от двух одинаковых вольфрамовых грузов исследователи считают объекты CBMD-c и CBMD-e. Они имеют почти одинаковые размеры и лучше всего совпадают с расчётными районами падения грузов. Остальные кратеры связывают с фрагментами перелётной ступени, хотя для отдельных объектов точное происхождение установить сложнее.
Такие искусственные удары оказались особенно полезны для изучения Марса, поскольку характеристики падающих объектов известны намного лучше, чем характеристики обычных метеороидов. Для природного метеорита обычно приходится одновременно оценивать его массу, плотность, скорость и угол падения. В случае элементов Mars 2020 эти параметры можно восстановить по инженерным данным миссии.
Размеры образовавшихся кратеров оказались значительно меньше, чем предсказывают стандартные законы масштабирования ударных кратеров. Эти зависимости, основанные главным образом на других сочетаниях плотности ударника, свойств поверхности и угла столкновения, могут завышать размер кратера примерно на порядок при падении очень плотного объекта на рыхлый грунт под малым углом.
Трёхмерное моделирование позволило воспроизвести наблюдаемые размеры кратеров при связности поверхности около 7 ± 1,5 килопаскаля. Такое значение характерно для слабосвязанного реголита, а не для твёрдой скальной поверхности. Высокая плотность вольфрама также заставляет ударник проникать в грунт иначе, чем менее плотные природные тела.
Полученная оценка согласуется с предыдущими наблюдениями марсианского грунта. Тепловой зонд HP³ станции InSight, известный как «крот», столкнулся с неожиданными трудностями при погружении из-за свойств рыхлого поверхностного материала и недостаточного трения.
Район падения элементов Mars 2020 находится за пределами маршрута Perseverance, но относится к древней системе водосбора, связанной с кратером Езеро. Анализ таких искусственных кратеров поэтому позволяет получать данные о грунте в местах, куда сам марсоход добраться не может.
Авторы предлагают учитывать подобные удары при проектировании будущих планетных миссий. Если масса, форма, скорость и траектория сбрасываемых элементов заранее известны, их падение можно использовать как управляемый ударный эксперимент для исследования механических свойств поверхности Марса и других тел Солнечной системы.
Исследование в журнале Geophysical Research Letters.