Mawrth Vallis ( валлийский: [maurθ] ) (Mawrth означает «Марс» на валлийском языке) — долина на Марсе , расположенная в четырехугольнике Oxia Palus на 22,3° с. ш., 343,5° в. д. с высотой примерно в два километра ниже точки отсчета . Расположенная между южными возвышенностями и северными низменностями, долина представляет собой канал, образованный мощным наводнением, которое произошло в далеком прошлом Марса. [1] Это древний канал оттока воды со светлыми глинистыми породами.
До выбора кратера Гейла для миссии марсохода Curiosity Марсианской научной лаборатории (MSL) , долина Морт рассматривалась как потенциальное место посадки из-за обнаружения стратиграфического разреза, богатого глинистыми минералами. Глинистые минералы имеют значение для прошлых водных сред, а также потенциально сохраняют биосигнатуры, что делает их идеальными целями для поиска жизни на Марсе. [2] Хотя долина Морт не была выбрана в качестве цели посадки, все еще существует интерес к пониманию минералогии и стратиграфии этой области. Пока миссия марсохода не будет посвящена исследованию долины Морт, орбитальные аппараты остаются единственным источником информации. Эти орбитальные аппараты состоят из ряда спектрометров, которые вносят вклад в наши знания о долине Морт и остальной части марсианской поверхности.
Одна из старейших долин на Марсе , [3] Mawrth Vallis представляет особый интерес из-за присутствия филлосиликатных (глинистых) минералов, которые образуются только при наличии воды, впервые обнаруженных в данных спектрометра OMEGA на орбитальном аппарате Mars Express Европейского космического агентства . Компактный спектрометр разведывательной визуализации Mars Reconnaissance Orbiter выявил глины, богатые алюминием и железом, каждая из которых имеет уникальное распределение. Некоторые из глин, недавно обнаруженных Mars Reconnaissance Orbiter, представляют собой монтмориллонит и каолинит , алунит и нонтронит . [4] [5] Поскольку некоторые глины, по-видимому, покрывают высокие и низкие области, возможно, что вулканический пепел приземлился в открытом водоеме. [6] На Земле такие глины встречаются (помимо других сред) в выветренных вулканических породах и гидротермальных системах, где взаимодействуют вулканическая активность и вода. [7] Морт-Валли в какой-то момент рассматривался как место посадки для Марсианской научной лаборатории , которая в конечном итоге приземлилась в кратере Гейла . [8] Глинистые минералы легко сохраняют микроскопическую жизнь на Земле, поэтому, возможно, следы древней жизни можно найти в Морте. [9] Он рассматривался как потенциальное место посадки для марсохода Mars 2020 , но не попал в окончательный вариант. [10]
Регион хорошо изучен, опубликовано более 40 статей в рецензируемых изданиях. Возле канала Маврт находится плато высотой 200 метров со множеством обнаженных слоев. Спектральные исследования обнаружили глинистые минералы, которые присутствуют в виде последовательности слоев. [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] Глинистые минералы, вероятно, отложились в ранне-средненойский период . Более позднее выветривание обнажило различные минералы, такие как каолин , алунит и ярозит . Позже вулканический материал покрыл регион. Этот вулканический материал мог бы защитить любые возможные органические материалы от радиации. [22]
Mars Global Surveyor был первым орбитальным аппаратом, запущенным США с 1976 года, когда на Марс был отправлен посадочный модуль Viking . Целью Global Surveyor было картографирование поверхности Марса с использованием камеры Mars Orbiter (MOC), лазерного высотомера Mars Orbiter (MOLA), спектрометра термической эмиссии (TES) и магнитометра . MOC мог делать снимки с высоким разрешением в диапазоне от 1,5 до 12 м на пиксель. MOLA использовался для предоставления топографических карт Марса. TES использует шесть детекторов для измерения как тепловых инфракрасных, так и видимых данных в ближнем инфракрасном диапазоне, которые используются для определения состава поверхности Марса. TES имеет разрешение 3 x 6 км, что намного больше поля зрения по сравнению с будущими орбитальными аппаратами. Такое разрешение не обеспечивает подробных карт состава, но служит хорошей основой для понимания состава марсианских пород.
TES смогла предоставить информацию о тепловой инерции в Mawrth Vallis, несмотря на низкое разрешение. Тепловая инерция сравнивает дневные и ночные инфракрасные данные, чтобы определить, насколько хорошо поверхность удерживает тепло. Объекты с высокой тепловой инерцией (удерживают больше тепла) либо сильно затвердевшие, очень плотные, либо имеют большой размер частиц, в то время как низкая тепловая инерция представляет собой мелкозернистые частицы, такие как пыль. Mawrth Vallis имеет тепловую инерцию, которая указывает на то, что размер поверхностных частиц варьируется от пылевых до более крупных камней. [23]
Odyssey в настоящее время является самым долго работающим космическим аппаратом NASA на Марсе и находится на орбите Марса с октября 2001 года. Основной целью Odyssey является картирование минералогии марсианской поверхности, но он также используется для оценки потенциальных мест посадки для марсоходов и посадочных модулей. Odyssey состоит из трех инструментов для измерения поверхности Марса: система визуализации теплового излучения (THEMIS), гамма-спектрометр (GRS) и эксперимент по исследованию радиационной среды Марса (MARIE). MARIE был поврежден в 2003 году, скорее всего, солнечной частицей, и GRS не используется после того, как Odyssey изменил свою орбиту в 2008 году, чтобы повысить чувствительность THEMIS. В дополнение к бортовым спектрометрам, Odyssey служит ретранслятором связи между Землей и марсоходами и посадочными модулями на поверхности Марса. [24]
THEMIS обнаруживает инфракрасное отражение десяти спектральных полос, которые используются для определения состава марсианской поверхности. Использование множественных спектров позволяет Odyssey лучше характеризовать минералы, обнаруженные на Марсе. THEMIS похож на TES на Mars Global Surveyor, но имеет более низкое спектральное разрешение (10 полос по сравнению со 143 полосами TES), но имеет более высокое пространственное разрешение (100 м по сравнению с 3 x 6 км на TES) [24] Odyssey ищет местности, которые представляют собой воду прошлого, поэтому повышенное специальное разрешение и узкое спектральное разрешение нацелены на гидратированные минералы.
GRS используется для измерения распространенности элементов на поверхности Марса. Гамма-лучи можно измерить, когда космические лучи попадают на поверхность и заставляют элементы испускать идентифицируемые сигнатуры энергии (гамма-лучи). Измерение этих гамма-лучей позволяет рассчитать распространенность различных элементов. Вода была выведена путем расчета распространенности водорода. GRS отделен от основного корпуса Odyssey 20-футовой стрелой для уменьшения помех, вызванных орбитальным аппаратом. [26]
THEMIS обнаружил гидратированные минералы в Mawth Vallis, а также предоставил изображения большого канала оттока, который простирается более чем на 400 миль и 9 миль в ширину. Доказательства наличия воды в прошлом, задокументированные Odyssey, вызвали интерес к посадке Mars Science Laboratory в Mawrth. Хотя был выбран кратер Гейла, все еще есть интерес к посадке марсохода в Mawrth Vallis, и он был предложен в качестве будущего места посадки марсохода в 2020 году.
Mars Express был двухчастной миссией, состоящей из Mars Express Orbiter и Beagle 2 , запущенных в июне 2003 года. Хотя часть миссии с посадочным модулем не удалась, орбитальный модуль все еще используется. Mars Express Orbiter состоит из трех инструментов, предназначенных для анализа поверхности и недр Марса: High Resolution Stereo Camera (HRSC), Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité (OMEGA) и Mars Advance Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS). Кроме того, есть три инструмента, используемых для анализа атмосферы. [27]
OMEGA — это минералогический картографический спектрометр, который имеет каналы для обнаружения видимых (0,5–1,0 мкм) и инфракрасных (1,0–5,2 мкм) длин волн со специальным разрешением 100 м. [28] Оба канала имеют телескоп, спектрометр и оптическое устройство, которое фокусирует свет. Видимый свет фокусируется на приборе с зарядовой связью, а инфракрасный — на мультидетекторе InSb . OMEGA был разработан для работы в сотрудничестве с другими инструментами на Mars Express, в частности с планетарным Фурье-спектрометром (PFS).
OMEGA использовалась для определения минералогии и понимания стратиграфии Mawth Vallis. Были обнаружены крупные выходы богатых филлосиликатами единиц, которые обнажаются по всему региону Mawrth Vallis в метровом масштабе. OMEGA выделила два типа филлосиликатов, которые, вероятно, являются монтмориллонитом и нонтронитом на основе известных спектров. С точки зрения OMEGA, Mawrth Vallis содержит наибольшее количество филлосиликатов на Марсе и имеет до 65% смектитов по объему. [29]
Mars Reconnaissance Orbiter состоит из радара, трех камер и двух спектрометров. Компактный разведывательный спектрометр для Марса (CRISM) — это видимый и ближний инфракрасный спектрометр, который предназначен для картирования поверхностной минералогии Марса с разрешением 18 м. Mars Climate Sounder (MCS) — это второй спектрометр MRO, который использует видимый и ближний инфракрасный свет и проводит измерения в полосах шириной 5 км, которые собираются в ежедневные карты, используемые для мониторинга погодных условий на Марсе. [31]
Миссия CRISM заключается в обнаружении водных и гидротермальных отложений при картировании геологии, стратиграфии и состава поверхности Марса. Mawrth Vallis является основной целью из-за глинистых минералов, ранее обнаруженных OMEGA. CRISM имеет возможность картировать эти глинистые минералы с более высоким разрешением, предоставляя более подробные карты водных минералов, обнаруженных на Марсе, а также обнаруживать минералы, которые не обнаруживаются при разрешении OMEGA. Fe/Mg-смектиты являются доминирующими спектрами, обнаруженными CRISM в Mawrth Vallis, со спектрами, попадающими между нонтронитом, Fe-смектитом, и гекторитом , Mg-смектитом. Монтмориллонит, Al-смектит и гидратированный кремнезем имеют похожие спектры инфракрасного отражения, и оба были обнаружены CRISM в Mawrth Vallis. [32]
Данные CRISM используются в сочетании с видимыми изображениями и данными о высоте, зарегистрированными MRO, были составлены подробные карты поверхностной минералогии. Эти карты показывают, что нонтронит и гекторит обычно встречаются на нижних высотах долины Маурта, в то время как монтмориллонит и другие гидратированные силикаты находятся на более высоких высотах, окружающих нонтронит и гекторит. Эти наблюдения предполагают, что нонтронит и гекторит были образованы как продукты изменения в водной среде, но монтмориллонит, вероятно, образовался в более позднее время во время отдельного водного события. [32]
В 2020 году NASA планирует посадить марсоход на основе Mars Science Laboratory, которая приземлилась в кратере Гейла. Место посадки еще не выбрано, но будет полагаться на данные орбитального аппарата, чтобы выбрать место, которое может способствовать общей цели NASA по пониманию потенциала жизни на Марсе. Mawrth Vallis рассматривался как место посадки, но не входил в число трех последних потенциальных мест посадки. Наблюдения орбитального аппарата показали, что в Mawrth Vallis есть гидратированные минералы, которые указывают на водное прошлое. [33]
Mawrth Vallis также был одним из двух финалистов в процессе выбора места посадки для будущего марсохода ExoMars Европейского космического агентства. Поскольку марсоход Exomars будет искать признаки прошлой жизни, это был хороший кандидат, но было решено, что место Oxia Planum предоставит не менее интересную научную площадку, будучи при этом более безопасным местом для посадки и исследования. [34]