Sommige zeer slimme mensen hebben ontdekt hoe ze de navigatiesensoren van MSL Curiosity kunnen gebruiken om de zwaartekracht van een berg op Mars te meten. Wat ze hebben gevonden, is in tegenspraak met eerdere gedachten over Aeolis Mons, ook bekend als Mt. Scherp. Aeolis Mons is een berg in het centrum van Gale Crater, de landingsplaats van Curiosity in 2012.
Gale Crater is een enorme inslagkrater met een diameter van 154 km (96 mijl) en ongeveer 3,5 miljard jaar oud. In het centrum ligt Aeolis Mons, een berg van ongeveer 5,5 km hoog. Over een periode van ongeveer 2 miljard jaar werden sedimenten afgezet door water, wind of beide, waardoor de berg ontstond. Daaropvolgende erosie bracht de berg terug tot zijn huidige vorm.
Nu toont een nieuw artikel in Science, gebaseerd op zwaartekrachtmetingen van Curiosity, aan dat de rotslagen van Aeolis Mons niet zo dicht zijn als ooit werd gedacht.
De zwaartekrachtmetingen van nieuwsgierigheid herinneren aan eerdere dagen in de verkenning van het zonnestelsel, toen Apollo 16-astronauten hun maanbuggy of Lunar Roving Vehicle gebruikten om de zwaartekracht van de maan te meten. Dat was lang geleden in 1972. In onze tijd zijn zijn robots in plaats van astronauten die voet zetten op verre werelden, maar de geest van verkenning en de wetenschap is hetzelfde.
De nieuwe studie is gebaseerd op gravimetrie, het meten van zeer kleine veranderingen in gravitatievelden. Het kan alleen op de grond worden gedaan, vergeleken met grootschalige gravimetrie vanuit een ruimtevaartuig. Om deze metingen uit te voeren, heeft het onderzoeksteam Curiosity's versnellingsmeters, instrumenten aan boord van de rover die worden gebruikt voor navigatie, opnieuw ontworpen.
In combinatie met gyroscopen vertellen versnellingsmeters de rover waar hij zich op Mars bevindt en welke kant hij op kijkt. Smartphones hebben ze ook en ze worden gebruikt door apps waarmee je je telefoon naar de lucht kunt richten en de namen van sterren kunt lezen. Natuurlijk zijn de gyroscopen en versnellingsmeters van Curiosity veel nauwkeuriger dan alles in een smartphone.
"Ik ben heel blij dat creatieve wetenschappers en ingenieurs nog steeds innovatieve manieren vinden om nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen te doen met de rover."
Studeer co-auteur Ashwin Vasavada, Curiosity's projectwetenschapper, NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië.
Het team heeft de verandering in het zwaartekrachtveld van Mt. Scherp toen de rover hem beklom. De zwaartekracht verzwakt met de hoogte en de instrumenten van Curiosity zijn opnieuw gekalibreerd om deze kleine veranderingen te meten. Uit die veranderingen werd de dichtheid van de onderliggende rots afgeleid.
De gravimetrische metingen lieten zien dat het gesteente onder de berg minder dicht is dan gedacht, wat betekent dat het relatief poreus is. Dit druist in tegen eerder onderzoek dat aantoonde dat de kraterbodem vroeger begraven lag onder enkele kilometers rots.
"De lagere niveaus van Mount Sharp zijn verrassend poreus", zegt hoofdauteur Kevin Lewis van de Johns Hopkins University. 'We weten dat de onderste lagen van de berg in de loop van de tijd zijn begraven. Die compactheid, waardoor ze dichter zijn. Maar deze bevinding suggereert dat ze niet werden begraven door zoveel materiaal als we dachten. "
In hun paper laten de onderzoekers zien dat hun metingen ook gesteente tot een diepte van enkele honderden meters omvatten, en niet slechts oppervlakkig gesteente. Ze maten een gemiddelde dichtheid van 1680 ± 180 kg m -3. Dat is veel minder dicht dan typische sedimentaire gesteenten. Aangezien sedimentair gesteente dichter wordt door te worden verdicht onder een grotere opeenhoping van gesteente, suggereert hun lage dichtheid dat ze niet zo diep werden begraven.
In zekere zin dragen deze bevindingen alleen maar bij aan het mysterie van Mt. Sharp's formatie, structuur en erosie. We weten bijvoorbeeld nog steeds niet of Gale Crater ooit volledig was gevuld met sediment en dat sediment was geërodeerd tot de moderne vorm van Mt. Het kan zijn dat slechts een deel van de krater ooit met sediment is gevuld.
Aan de andere kant is de top van Mt. Sharp is hoger dan de rand van de krater. Op basis daarvan heeft ander onderzoek voorgesteld dat de Gale-krater volledig gevuld was met sediment en dat Mt. Sharp is het overblijfsel van een veel hogere berg dan we nu zien. Maar als dat het geval is, dan gaan deze nieuwe bevindingen daar tegenin. Als deze rotsen aan de benedenloop van Mt. Sharp was zo diep begraven dat hun gemeten dichtheid veel hoger zou zijn.
Een andere redenering is gebaseerd op eolische sedimentatie. Eolisch betekent windgedreven. In deze hypothese droeg de wind sediment in de krater en zette het af op Mt. Scherp en bouwt het op in min of meer de vorm die het nu aanneemt. In dat geval zouden de door Curiosity gemeten rotsen nooit zijn verdicht. Dat zou hun lage dichtheid verklaren in vergelijking met andere begraven, sedimentaire gesteenten.
"Er zijn nog veel vragen over de ontwikkeling van Mount Sharp, maar dit artikel voegt een belangrijk stuk toe aan de puzzel", zegt co-auteur Ashwin Vasavada, projectwetenschapper van Curiosity aan het Jet Propulsion Laboratory van de NASA in Pasadena, Californië. "Ik ben heel blij dat creatieve wetenschappers en ingenieurs nog steeds innovatieve manieren vinden om nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen te doen met de rover", voegde hij eraan toe.
Deze studie lost het debat over Gale Crater en Mt. Scherp, maar het voegt wat duidelijkheid toe. Het toont ook het nut van gravimetrische metingen op basis van rovers om de geschiedenis van Mars te begrijpen.
Bovendien is het gewoon heel gaaf.
Bronnen:
- Persbericht: 'Mars Buggy'-nieuwsgierigheid meet de zwaartekracht van een berg
- Onderzoeksartikel: Een zwaartekrachttraverse op Mars duidt op een lage rotsdichtheid bij de Gale-krater
- Wikipedia-vermelding: Gale Crater
- Wikipedia-vermelding: Mount Sharp
