Phobos’un yeni yüzey atlası, MMX misyonunun örneklerini toplamasına yardımcı olacak

Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı JAXA ve örnek geri getirme yetenekleri sayesinde, ilk örneğimizi Mars sisteminden (Mars’ın kendisinden değil, en büyük ayı Phobos’tan) almanın eşiğindeyiz. JAXA’nın Martian Moons eXploration (MMX) misyonu Ekim ayında başlayacak. 2027’de Phobos’a ulaşacak ve eğer başarılı olursa 2031’de Ay’dan Dünya’ya bir örnek gönderecek.

Pek çok ileri çalışma, örnek iade görevine gidiyor. Bilim adamlarının, örneklerine bağlam sağlamak için örnekledikleri nesneyi sağlam bir şekilde anlamaları gerekir. Birçoğumuz için bir kaya diğerine çok benziyor. Ancak bir bilim insanına göre birkaç gram regolit bile bilgiyle doludur. Bu bilginin tam kapsamıyla çözülmesi bağlama bağlı olabilir.

İki Avrupalı ​​araştırmacı, bilim adamlarının MMX’in örnek toplama faaliyetlerini anlamalarına yardımcı olacak Phobos’un yüzeyinin bir atlasını oluşturdu.

başlıklı bir araştırma mektubunda bunu sunuyorlar. “Phobos’un dinamik yüzeyi: Morfodinamik bir atlas,” şurada yayınlandı Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları.

Yazarlar, Madrid’deki İspanyol Astrobiyoloji Merkezi’nden Isabel Herreros ve Institut de Physique du Globe de Paris’ten Sébastien Charnoz’dur.

Oldukça küçük bir kaya parçası olmasına rağmen, çapı yalnızca 11 km (6,8 mil) olmasına rağmen, Phobos’un ilginç bir tarihi var; bu konudan emin değiliz. Mars’la gelgit etkileşimleri nedeniyle yavaş yavaş parçalanan, ince kabuklu, moloz yığını bir asteroit olabilir. Bazı asteroitlere benzer, yani yakalanmış bir asteroit olabilir. Veya Mars ile başka bir cisim arasındaki çarpışmanın ardından Mars çevresinde yörüngeye fırlatılan malzemeden oluşan diskten türetilmiş bir ay olabilir. Hatta bir tür hibrit sürecin sonucu bile olabilir.

Kafa karıştırıcı kökenleri, içinde bulunduğu dinamik çevreye işaret ediyor.

“Phobos, yüzey malzemesi hareketinin öz-yerçekimi, zamana bağlı Mars gelgitleri ve eylemsizlik kuvvetlerinin birleşik etkileriyle kontrol edildiği son derece dinamik bir ortamda gelişir.” yazarlar yazıyor. “Bu kadar düşük yerçekimi rejiminde, regolit gibi gevşek malzemenin yer değiştirmesi yalnızca topografik eğimden çıkarılamaz, bu da Phobos’un yüzey morfolojisini yorumlamak ve JAXA liderliğindeki Mars Ayları eKeşif (MMX) misyonunu desteklemek için dinamik bir yaklaşımı gerekli kılmaktadır.”

Söyledikleri şey, Phobos’ta kayaların Dünya’da olduğu gibi yokuş aşağı kaymadığı. Dünyanın kendi yerçekimi bu sürece hakimdir ve gelgitle ilgili hususlar önemsizdir. Phobos’ta ise durum çok farklı ve araştırmacılar malzeme akışını göstermek için atlaslarını oluşturdular.

Morfodinamik atlaslarını oluşturmak için araştırmacılar, Phobos’un dijital arazi modeliyle (DTM) işe başladılar. DTM, oluklar, çizgiler ve heyelanlar da dahil olmak üzere ayın tüm yüzey özelliklerini yakaladı. Aynı zamanda seyrek çarpma kraterleri, baskın Stickney Krateri ve farklı spektral birimler içeren araziyi de içeriyordu.

Phobos’ta yüzey malzemesinin hareket ettiğine dair çok sayıda kanıt var ve bu kadar küçük bir gövdede hareketin arkasındaki tek kuvvet yerçekimi değil. “Phobos’un düşük yerçekimi ortamında, yüzey malzemesinin stabilitesi ve hareketliliği yalnızca yerel topografya tarafından değil aynı zamanda yörüngesel ve dönme kuvvetleri (merkezkaç, gelgit ve Coriolis) tarafından da kontrol edilir.” yazarlar yazıyor.

Araştırmacılar Phobos’un yüzeyindeki ivme vektörlerini haritalandırdılar ve bu haritalar da vektörlerin belirli şekillerde düzenlendiği dinamik özellikleri belirledi.

Bu ivme haritaları ve dinamik özellikler sadece başlangıçtı. Onlar “Yerel topoğrafyaya göre yalnızca yerel ivmenin yönü hakkında bilgi sağlar,” yazarlar açıklıyor. Bu, Phobos’un yüzeyindeki regolit hareketine yalnızca basit bir bakış. Daha derine inmeleri ve hem merkezkaç hem de gelgit kuvvetlerini dahil etmeleri gerekiyordu.

Diğer araştırmalar Phobos’un yüzeyini incelemiş ve malzemenin yerinden çıkma ihtimali olan istikrarsızlık bölgelerini tespit etmiştir. Ancak hiçbiri bu hareketli malzemenin nereye varacağını belirlemedi. MMX yalnızca yaklaşık 10 gram malzeme topladığından, malzemenin geçmişte yüzeyden akmış olması muhtemeldir. Atlas, yerçekimi, dönme ve yerçekimi gelgitlerini dahil ederek bunun nasıl gerçekleştiğini gösterecek.

“Regolitin Phobos’un yüzeyinde nasıl yeniden dağıtıldığını anlamak için yüzey malzemesinin yerçekimi, gelgit, dönme ve ayrıca sürtünmenin birleşik etkisi altında dinamik hareketini modellemek gerekir.” araştırmacılar açıklıyor. Hem statik hem de dinamik sürtünme açıları bir araya gelerek malzemenin ne kadar kolay hareket etmeye başladığını ve durmadan önce ne kadar yol kat ettiğini belirler.

Yazarlar, malzemenin ay yüzeyinde nasıl hareket ettiğini modellemek için Phobos’un DTM’sini ve kendi kodlarını kullandılar. Modelin görevi malzemenin yerinden çıkması muhtemel dengesiz bölgeleri belirlemek değildi. Bunun yerine regolit göç yollarını belirledi.

Model ortaya çıkıyor “… burada Regolith Göç Yolları (RMP’ler) olarak adlandırılan, büyük ölçekli tutarlı dinamik bölgeler ve tercih edilen regolit taşıma yollarından oluşan seyrek bir ağ,” yazarlar yazıyor.

RMP’lerin sonları, spektral olarak nötr ve pürüzsüz olan alçak rölyefli arazilerle ilişkilidir. Bu, uzun vadede regolitle dolan ve bir çökelme mantosu oluşturan bir alanla tutarlıdır.

Bunların üzerindeki alanlar, daha engebeli araziye sahip, çok sayıda küçük krater ve “mavi spektral eğimler,” aktif bölgeler veya zaten gevşek regolit kaybetmiş bölgelerdir. Kırmızı spektral arazi farklıdır. Bunlar çok fazla regolit hareketi görmeyen pürüzlü yüzeylerdir. Bu bölgeler daha eskidir ve yüzeyleri çok fazla değişime uğramaz.

“Birlikte ele alındığında bu modeller, Phobos’un yüzey morfolojisinin ve spektral heterojenliğinin çoğunun, RMP’ler boyunca yüzey ivme alanı tarafından yönlendirilen uzun vadeli regolit yeniden dağıtımı ile açıklanabileceğini göstermektedir.” araştırmacılar açıklıyor.

Yukarıdaki şekle çok daha derin bir analiz yapmadan hızlı bir bakış, RMP’lerin büyük kraterler boyunca ilerlediğini göstermektedir.

“Bu katı varsayım altında (30 derecelik sürtünme açısı anlamına gelir), şunu buluyoruz: (i) yokuş aşağı taşıma büyük kraterlerin iç kısmıyla ve ayrıca Stickney Kraterinin doğu dış eğimi boyunca sınırlıdır; (ii) dinamik özelliklerin çoğunda önemli bir aktarım bulunamadı,” yazarlar yazıyor.

Araştırmacılar ayrıca 14 derecelik sürtünme açısıyla da çalıştılar. “günümüzün kendiliğinden hareketini temsil etme amacı taşımaz,” ancak geçmişte uygulanmış olabilecek büyük ölçekli RYP’leri sunmaktadır.

Yazarlar, farklı açılara sahip modellerle ilgili olarak şunları yazıyor: “Bu yollar birlikte, uzun vadeli regolit hareketinin yüzeyin yeniden şekillendirilmesine, krater dolgusuna ve spektral ve morfolojik heterojenliğin gelişmesine katkıda bulunabileceği dinamik olarak aktif bölgeleri tanımlar.”

İşin özü MMX’in örnek toplama sitelerini anlamaktır. MMX, Phobos’un kilit bölgelerinden iki örnek alacak: biri Mars altı noktasına yakın, diğeri Mars karşıtı noktaya yakın. Bu çalışma şunu gösteriyor: “zıt regolit geçmişlerine sahip farklı yüzey ortamları.”

Mars’ın altındaki bölgede, Stickney Krateri’nin doğu dış yamacından ve yakındaki araziden gelen malzemeler birikiyor. Bu malzeme, birden fazla kaynaktan gelen eski ve iyi karıştırılmış regolitten oluşmalıdır. Uzun süre uzay hava koşullarına maruz kalacak ve yaşlanacak.

Mars karşıtı noktada daha fazla aktivite var ve regolit hâlâ hareket ediyor olabilir. “Dolayısıyla bu bölgeden alınan numuneler, Phobos’un daha bozulmamış yüzeyi veya sığ yeraltı yüzeyi hakkındaki bilgileri potansiyel olarak koruyan daha genç, daha az yıpranmış malzeme içerebilir.” yazarlar açıklıyor.

Her ne kadar ayrıntılı olsa da yazarlar, modellerinde bazı gerekli basitleştirmelerin bulunduğunu belirtiyorlar. Örneğin Phobos’un serbest bırakılmasının etkisini içermiyor. Model aynı zamanda herhangi bir varsayımda bulunmaz. “yüzeysel malzemenin iç yapısı, reolojik davranışı veya ayrıntılı mekanik özellikleri.” Bu, bireysel çakıl taşlarının birbirine yapışma olasılığını ve diğer ince taneli ayrıntıları içerir.

“Genel olarak bu çalışma, Phobos’taki yüzey taşınımını yorumlamak ve gelecekteki MMX örneklerini daha geniş jeomorfolojik ve ulaşım bağlamlarına yerleştirmek için metodolojik bir çerçeve oluşturmaktadır.” yazarlar şu sonuca varıyor: