Sciencemag.cz
Doporučujeme
Data, která na Zemi poslala americká sonda InSight, která přestala fungovat vloni v prosinci, přinesla nové podrobnosti o tom, jak rychle se Mars otáčí a také jak se kolébá. Abychom byli přesní, vědci mohli díky těmto údajům provést historicky nejpřesnější měření rotace Marsu. Vůbec poprvé se jim také podařilo zaznamenat, jak se planeta kolébá vlivem „šplouchání“ (opravdu v hodně velkých uvozovkách) jejího roztaveného kovového jádra. Jejich objevy, které byly podrobně rozpracovány v nedávném vydání vědeckého časopisu Nature, vychází právě z měření prováděných landerem InSight, který 4 roky pracoval na povrchu Marsu, než mu během nadstavbové mise došla elektrická energie.
Aby bylo možné měřit rychlost otáčení planety, využili vědci data z jednoho palubního přístroje sondy InSight – šlo o rádiový transpondér a antény společně označované jako přístroj RISE (Rotation and Interior Structure Experiment). Podařilo se jim zjistit, že se rychlost otáčení Marsu zrychluje zhruba o 4 obloukové milivteřiny ročně. Takový údaj si dokáže málokdo představit, proto zkusme vhodnější přirovnání. Zmíněný údaj odpovídá zkrácení délky marsovského dne o zlomek milisekundy (tisíciny sekundy) za rok.
Jde tedy jen o drobné zrychlování, jehož příčiny zatím vědci úplně dopodrobna neznají. Mají však pár teorií, které by to mohly vysvětlovat – od ledu hromadícího se v polárních čepičkách, až po postglaciální odraz (post-glacial rebound), kdy se pevniny po pohřbení ledem zvedají. Změna hmotnosti planety může způsobit změnu rychlosti otáčení – je to částečně podobné situaci, když krasobruslař při piruetě rozpaží nebo připaží. „Je opravdu úžasné mít možnost získat tato nejnovější měření a navíc tak přesná,“ zmiňuje Bruce Banerdt z jihokalifornské JPL a dodává: „Ve snahách o vyslání geofyzikální stanice jako je InSight na Mars, jsem byl zapojen dlouhé roky. Výsledky, jako je tento, za ty desítky let tvrdé práce stály.“
Pojďme si ale popsat, jak vlastně měření proběhla. Zmíněný přístroj RISE byl součástí delší série marsovských landerů, které využívaly rádiové vlny k vědeckému výzkumu. V této sérii najdeme i dvojici landerů Viking ze 70. let, nebo lander Pathfinder z 90. let. Žádná z těchto misí však neměla k dispozici výhody pokročilé rádiové technologie, kterou byl vybaven InSight. A zapomínat nesmíme ani na významná vylepšení antén americké sítě Deep Space Network (DSN) na Zemi. Společně tato vylepšení poskytla data s pětkrát vyšší přesností, než jakou nabízely landery Viking.
V případě sondy InSight probíhala měření tak, že pozemní operátoři vyslali směrem k Marsu signál s pomocí antén sítě DSN a přístroj RISE na landeru InSight tento signál vrátil zpět. Když vědci přijali signál z Marsu, začali jej pečlivě analyzovat a hledat drobné změny frekvencí způsobené dopplerovským posunem (podobný princip jaký známe, když kolem nás projede sanitka se zapnutou houkačkou a její tón se při přibližování a vzdalování mění). Měřením tohoto posunu mohli výzkumníci určit, jak rychle se planeta otáčí. „Hledali jsme hlavně odchylky, které se pohybují v řádu několika desítek centimetrů během marsovského roku,“ uvedl Sebastien Le Maistre z belgické Královské observatoře, který je vedoucím nové studie a hlavním vědeckým pracovníkem přístroje RISE a dodává: „Trvá to hodně dlouho a musí se nashromáždit mnoho dat, než tyto odchylky vůbec zaznamenáte.“
Nová studie prověřila data z prvních 900 marsovských dní sondy InSight, což je k nalezení těchto odchylek dostatečné. Pro výzkumníky bylo velmi náročné eliminovat zdroje šumu. Jelikož voda zpomaluje rádiové signály, může vlhkost v zemské atmosféře zkreslit signál přicházející z Marsu. Svou roli hraje také sluneční vítr, shluk nabitých částic, který nepřetržitě vychází ze Slunce. Elektrony a protony vyvržené ze Slunce do hlubokého vesmíru. „Jde o historický experiment,“ uvedl Le Maistre a dodal: „Stálo nás hodně času a energie připravit tento experiment, kdy jsme tyto objevy očekávali. Ale navzdory tomu jsme pořád neustále překvapováni. A to ještě není vše, RISE nám pořád může prozradit ještě mnoho o Marsu.“
Data z přístroje RISE však byl autory studie využita také k měření kolébání Marsu, kterému se odborně říká nutace a jedná se o projev přelévání materiálu v tekutém jádru. Tato měření umožnila vědcům určit velikost tohoto jádra. Na základě měření z přístroje RISE by jádro mělo mít poloměr zhruba 1835 kilometrů. Autoři následně tuto hodnotu porovnali s údaji ze dvou předešlých měření jádra, která byla odvozena z dat palubního seismometru. Konkrétně šlo o to, jak se seismické vlny šíří vnitřními vrstvami planety – zda se od jádra odráží, nebo zda skrz něj prochází.
Když by byla započítána všechna tři měření, měl by poloměr jádra být mezi 1790 a 1850 kilometry. Celý Mars má přitom poloměr 3390 kilometrů, což zhruba odpovídá polovině pozemského. Měření kolébání Marsu také poskytlo detaily o tvaru jádra. „Data z RISE naznačují, že tvar jádra nemůže být vysvětlen pouze jeho rotací,“ říká druhý autor studie, Attilio Rivoldini z Královské observatoře v Belgii a dodává: „Tento tvar vyžaduje přítomnost oblastí s lehce vyšší či nižší hustotou, které jsou skryty hluboko v plášti.“ Ačkoliv vědci budou z dat sondy InSight získávat informace ještě dlouhé roky, tato studie byla poslední kapitolou Bruce Banerdta v roli hlavního vědeckého pracovníka mise. Po 46 letech strávených v JPL totiž 1. srpna odešel do penze.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
autor: Dušan Majer
Převzato z Kosmonautix.cz, upraveno
Článek „Zmíněný údaj odpovídá zkrácení délky marsovského dne o zlomek milisekundy (tisíciny sekundy) za rok“.
Nevidím důvod k trvalému zrychlení rotace, kromě přibližování měsíce Phobos, který má být asi za 50 milionů let roztrhán slapovými silami nebo spadne na povrch. Náš Měsíc rotaci Země zpomaluje a vzdaluje se. Přibližování Phobosu by mělo rotaci Marsu zrychlit, jeho hmotnost ( asi 1E+16 kg) je ale malá k Marsu ( 6,4E+23 kg).