Исследование ядерного излучения Марса на основе данных, зарегистрированных российским прибором ХЕНД, установленным на борту КА 2001 Mars Odyssey

• Автор: Литвак, Максим Леонидович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 219 с. : ил.

ГЛАВА I. ИЗУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПЛАНЕТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ МЕТОДАМИ ГАММА И НЕЙТРОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ.

1.1 Введение

1.2 Физические условия генерации гамма и нейтронного излучения

1.3 Исследования Луны. Проект Lunar Prospector

1.4 Исследования Марса

1.5 Выводы к главе I

ГЛАВА II. ГИДРОЛОГИЯ МАРСА.

2.1 Введение

2.2 Полярные шапки Марса

2.3 Поиск следов жидкой воды на поверхности Марса.

Связанная вода в составе минералов

2.4 Распределение водяного льда в приповерхностных
слоях марсианского грунта
2.5 Выводы к главе II
ГЛАВА 111. РОССИЙСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ ХЕНД.
3.1 Введение
3.2 Научные задачи эксперимента ХЕНД
3.3 Концепция прибора ХЕНД и его характеристики
3.4 Конструктивные особенности прибора ХЕНД
3.5 Чувствительность
3.6 Обработка данных
3.7 Первые результаты
3.8 Выводы к главе III
Таблицы к главе III
ГЛАВА IV. ПОИСК ВОДЫ В ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ МАРСА ПО ДАННЫМ ПРИБОРА ХЕНД
4.1 Введение
4.2 Условия построения карт орбитальных измерений нейтронного излучения Марса
4.3 Расчетная оценка зависимости потока нейтронов от содержания воды в верхнем слое поверхности Марса
4.4 Карты орбитальных измерений потока нейтронов от открытой (летней) поверхности Марса
4.5 Северный и южный районы вечной мерзлоты
4.6 Влажные районы Аравия и Мемнония
4.7 Выводы к главе IV
Таблицы к главе IV
Глава V. МОДЕЛИ МАРСИАНСКОГО ГРУНТА С УЧЕТОМ ВОДОСОДЕРЖАЩИХ СЛОЕВ.
5.1 Введение
5.2 Оценка содержания воды в грунте на основе данных нейтронных измерений: постановка задачи
5.3 Район плато Солнца, как реперная площадка для нейтронного картографирования Марса
* 5.4 Оценка содержания воды в районах пониженного
потока нейтронов в окрестности полюсов Марса
5.5 Оценка содержания воды в районах пониженного нейтронного потока на умеренных широтах
5.6 Выводы к главе V Таблицы к главе V
ГЛАВА VI. СЕЗОННЫЕ ВАРИАЦИИ ПОТОКА НЕЙТРОНОВ ПО ДАННЫМ РОССИЙСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА ХЕНД.
6.1 Введение
6.2 Методика измерений
6.3 Сезонные вариации нейтронного потока на разных широтах
6.4 Связь долготных вариаций потока нейтронов и сезонной циркуляции атмосферной углекислоты в северном полушарии Марса.
6.5 сравнительный анализ данных экспериментов ХЕНД
* и МОЛА
6.6 Выводы
ГЛАВА VII. ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ, МАССЫ И ПЛОТНОСТИ СЕЗОННОГО ПОКРОВА С02 НА МАРСЕ ПО ДАННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТА ХЕНД.
7.1 Введение
7.2 Процедура оценки переменной толщины покрова углекислоты по данным нейтронных измерений
7.3 Толщина сезонного покрова углекислоты на Марсе
7.4 Многомерная модель сезонного покрова
7.5 Измерение массы сезонных шапок Марса
7.6 Измерение плотности сезонного покрова
7.7 Выводы к главе VII
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Изучение Марса является одним из приоритетных направлений в * исследовании планет солнечной системы. В течение последнего десятилетия
стартовало более десятка различных международных экспедиций к красной планете. Часть из них потерпело неудачу, некоторые наоборот полностью выполнили свои научные задачи и завершили работу, а остальные продолжают работать до сих пор, как на орбите вокруг Марса (Mars Global Surveoyr, Mars Odyssey, Mars Express), так и на его поверхности (Mars Exploration Rover Spirit и Mars Exploration Rover Opportunity). В результате этих наблюдений был накоплен большой объем данных и совершен качественный скачок в изучении красной планеты, который затронул такие области науки как геология, геохимия, климатология, теория атмосферы, гидросферы и криолитосферы. Тем не менее, еще остается целый ряд былых пятен, на изучение которых могут потребоваться многие годы.
« Согласно современным представлениям Марс и Земля на ранней стадии
эволюции развивались по похожему сценарию. Затем, возможно в результате глобальной катастрофы, Марс поменял теплый и влажный климат на современный сухой и холодный, утратив при этом большую часть атмосферы и всю поверхностную воду. Причины такого катаклизма, а также поиск ответа на вопрос, успела ли на Марсе зародиться биологическая жизнь, является предметом пристального интереса научного сообщества. Поэтому неудивительно, что одними из самых популярных и широко обсуждаемых тем, причем не только в научных кругах, являются поиск воды и жизни на красной планете.
Хотя современные климатические условия запрещают существование жидкой воды на поверхности Марса, гидрологические исследования Марса могут быть разделены сразу на несколько независимых научных направлений:
Первое направление касается изучения марсианской криолитосферы, щ представляющей собой распределение пластов водяного льда под поверхностью
Марса.
Второе направление посвящено изучению распределения связанной воды (адсорбированная вода из марсианской атмосферы и вода химически связанная в

Проведенные исследования с использованием фотографической съемки (МОС) и данных высокоточного картирования особенностей рельефа марсианской поверхности, основанного на наблюдениях лазерного альтиметра (MOLA), показали, что ряд особенностей в окрестности полярных шапок Марса можно интерпретировать как таяние и отступление ледников (Fishbaugh and Head 2000, 2001; Head and Pratt 2001). Внутри северной полярной области были обнаружены структуры рельефа, напоминающие котловины, которые могли естественным образом возникнуть в результате отступления ледников. Кроме этого на бурную гляциологическую активность также указывает и характер отложений в районе Olympia Lobe. В работах Fishbaugh and Head 2000, 2001 было высказано предположение, что эту территорию когда-то покрывал мощный ледниковый щит, который впоследствии растаял, оставив после себя моренообразные структуры. Если это действительно так, то в прошлую эпоху северная ледяная шапка имела существенно большие размеры и была симметрично расположена относительно северного полюса.
Рис. 2.6. Схематичное изображение южной полярной шапки. Гесперийские отложения (Dorsa Argentea formation), связанные с отступлением ледников, помечены как Hd. Обозначениями Api и Api показаны соответственно ледяная шапка и полярные слоистые отложения. Рисунок взят из статьи Head and Pratt 2001.