A Mars tengelyforgásáról
(Rovat: Távoli világok kutatói, Űrszondák a Marsnál - 2023.08.22 07:15.)

A tavaly decemberig működő InSight szonda méréseit elemezve új felfedezéseket tettek a Mars tengelyforgására és a forgástengely ingadozására vonatkozóan.

A NASA szondájának adatai alapján a kutatók minden eddiginél pontosabban tudták meghatározni a Mars forgásának részleteit. Amint arról rendszeresen hírt adtunk, az InSight szonda négy évig dolgozott a Mars felszínén, küldetése tavaly decemberben ért véget, amikorra napelemtáblái annyira beporosodtak, hogy már nem voltak képesek a műszerek és berendezések energiaellátását biztosítani. Az InSight adatainak elemzése során kapott eredményeikről a kutatók a közelmúltban a Nature-ben számoltak be.

A NASA InSight leszállóegységének 2022. április 24-én készített szelfije. A küldetés 1211. marsi napján (sol) vastag porréteg borította a napelemtáblákat. (Kép: NASA / JPL-Caltech)

A vizsgálat az InSight három fő műszere közül az egyik, a RISE (Rotation and Interior Structure Experiment) nevű eszköz mérésein alapul. A RISE rádióadója és antennái segítségével néhány centiméteres pontossággal lehetett meghatározni a szonda helyét (pontosabban – mivel a szonda a Mars felszínéhez képest mozdulatlanul állt – a Mars felszíne azon pontjának térbeli helyét, ahová a szonda leszállt). A négy év alatt végzett mérések alapján kiszámították, hogy a Mars tengely körüli forgása csekély mértékben bár, de gyorsul. (Fontos hangsúlyozni, hogy az adatok az InSight működésének 4 évére vonatkoznak, tehát helytelen lenne bármilyen következtetést levonni a régebbi múltra vagy a jövőre vonatkozóan, annál is inkább, mert a 4 év elenyészően rövid pillanat a bolygó milliárdszor hosszabb történetéhez képest. – B.E.) Nos, a kapott gyorsulás körülbelül 4 mas/év², ahol a mas a milliarcsecond, vagyis az ezred ívmásodperc rövidítése. Tehát a bolygó forgási szögsebessége évente 4 mas/évvel nő, ami a tengelyforgás 24 óra 37 perces idejének évente 1 ezredmásodpercnél kisebb csökkenésének felel meg, tehát kb. 10^-10–10^-11 arányú változást jelent. Másként fogalmazva, az évi 4 mas/év változás azt jelenti, hogy a szonda évente mintegy 10 cm-rel került távolabbra a Földtől (vagy közelebb hozzá, ha a másik oldalról nézzük), mintha a Mars állandó szögsebességgel forogna. A forgás gyorsulása tehát hihetetlenül csekély, ráadásul a kutatók az okát illetően is bizonytalanok. Ötletként felmerült a jég felgyülemlése a sarki sapkákban vagy a korábban jéggel borított szárazföldi területek emelkedése.

Fantáziarajz a Mars felszínén álló InSight szondáról, megjelölve a RISE kísérlet antennáit. (Kép: NASA / JPL-Caltech)

A RISE működése a marsi leszállóegységekkel végzett különböző rádiófizikai mérések azon sorába illeszkedik, amelyek a Viking leszállóegységekkel kezdődtek a múlt század 70-es éveiben, majd a 90-es évek végén a Pathfinderrel folytatódtak. Az InSight esetében előrelépést jelent a korszerűbb rádiótechnikai eszközök alkalmazása, valamint az, hogy a rádiójeleket a NASA Mélyűri Hálózatának (Deep Space Network, DSN) antennáival vették. Ezáltal ötször pontosabb adatokat kaptak, mint a Vikingek idejében. Az InSight esetében a DSN valamelyik antennájával rádiójelet küldtek a Mars felé, majd a jelet a RISE visszasugározta. A jel Doppler-eltolódás miatti frekvenciaváltozásából következtetni tudtak a bolygó forgási sebességére, pontosabban annak látóirányú összetevőjére. A 900 marsi napon keresztül végzett mérések kiértékelésekor olyan parányi zavaró hatásokra is korrigálni kellett az adatokat, mint a földi légkörben található vízpára, vagy a napszél torzító hatása.

A RISE mérési adatait a szerzők a Mars nutációjának mérésére is felhasználták. A Mars esetében a nutációt folyékony belső magjának „lötykölődése” okozza. A változás nagyságából a kutatók arra következtettek, hogy a Mars folyékony belső magjának sugara kb. 1835 kilométer lehet. Az eredményt a szeizmikus mérésekkel összevetve arra a végső következtetésre jutottak, hogy a folyékony mag sugara 1790 és 1850 km között lehet (a Mars sugara 3390 km).

A NASA DSN antennái a Földtől távol dolgozó űrszondák adatainak fogadásán kívül tudományos, többek közt rádiótechnikai kísérletek elvégzésére is alkalmasak, amint arra az InSight RISE műszerével végrehajtott program az egyik példa. (Forrás: NASA / JPL-Caltech, YouTube)