Sonda InSight zjistila, že se Mars otáčí rychleji

Data odeslaná sondou InSight před jejím odchodem do důchodu loni v prosinci poskytla nové podrobnosti o tom, jak rychle se planeta otáčí a jak moc se kývá. Vědci provedli nejpřesnější měření rotace Marsu, jaká kdy byla k dispozici, a poprvé tak odhalili, jak se planeta kolébá v důsledku „šplouchání“ jejího roztaveného kovového jádra. Zjištění, která jsou podrobně popsána v nedávném dokumentu Nature, se opírají o data z přistávacího modulu NASA s názvem InSight, který fungoval čtyři roky, než se během své prodloužené mise v prosinci 2022 odmlčel. Poznámka editora: Tento článek byl aktualizován 7. srpna 2023, aby odrážel poznatek, že rychlost rotace Marsu se zrychluje asi o 4 obloukové milivteřiny za rok na druhou.

Při sledování rychlosti rotace planety se autoři studie spoléhali na jeden z přístrojů InSight: rádiový transpondér a antény souhrnně nazývané Rotation and Interior Structure Experiment neboli RISE. Zjistili, že rotace planety se zrychluje asi o 4 milisekundy za rok na druhou – což odpovídá zkrácení délky marťanského dne o zlomek milisekundy (tisíciny sekundy) za rok.

Jde o jemné zrychlení a vědci si nejsou zcela jisti příčinou. Ale mají několik nápadů, včetně ledu hromadícího se na polárních čepičkách nebo post-glaciálního odrazu, kdy pevniny stoupají poté, co byly pohřbeny ledem. Posun hmotnosti planety může způsobit, že se trochu zrychlí, jako když se krasobruslař točí s nataženýma rukama a pak je přitahuje.

„Je opravdu skvělé mít možnost získat toto nejnovější měření – a to tak přesné,“ řekl hlavní výzkumník InSight, Bruce Banerdt z NASA's Jet Propulsion Laboratory v jižní Kalifornii. „Dlouho jsem se podílel na snahách dostat geofyzikální stanici jako InSight na Mars a výsledky, jako je tento, stojí za všechna ta desetiletí práce.“

Jak RISE funguje

RISE je součástí dlouhé tradice přistávacích modulů na Marsu využívajících rádiové vlny pro vědu, včetně dvou přistávacích modulů Viking v 70. letech a přistávacího modulu Pathfinder na konci 90. let minulého století. Žádná z těchto misí však neměla výhodu pokročilé rádiové technologie InSight a vylepšení antén v rámci sítě Deep Space Network na Zemi. Tato vylepšení dohromady poskytla data asi pětkrát přesnější než ta, která byla k dispozici pro přistávací moduly Viking.

V případě sondy InSight vědci vysílali rádiový signál do přistávacího modulu pomocí sítě Deep Space Network. RISE pak odrážel signál zpět. Když vědci přijali odražený signál, hledali drobné změny frekvence způsobené Dopplerovým posunem (stejný efekt, který způsobuje, že siréna sanitky mění tón, když se přibližuje nebo vzdaluje). Měření posunu umožnilo výzkumníkům určit, jak rychle se planeta otáčí.

„Hledáme variace, které jsou jen několik desítek centimetrů v průběhu marťanského roku,“ řekl hlavní autor článku a hlavní řešitel RISE Sebastien Le Maistre z Královské observatoře v Belgii. „Trvá to velmi dlouho a musí se nashromáždit mnoho dat, než vůbec uvidíme tyto variace.“

Dokument zkoumal data z prvních 900 marťanských dnů sondy InSight – což je dostatek času na hledání takových variací. Vědci si dali práci eliminovat zdroje rušení: Voda zpomaluje rádiové signály, takže vlhkost v zemské atmosféře může zkreslit signál přicházející z Marsu. Stejně tak sluneční vítr, elektrony a protony vymrštěné do hlubokého vesmíru ze Slunce.

„Je to historický experiment,“ řekl Le Maistre. „Strávili jsme spoustu času a energie přípravou na experiment a předvídáním těchto objevů. Ale i přesto jsme byli stále překvapováni – a není to u konce, protože RISE má o Marsu stále co prozradit.“

Měření jádra Marsu

Data z RISE byla také použita autory studie k měření kolísání Marsu – nazývaného jeho nutace – v důsledku „šplouchání“ jeho tekutého jádra. Měření umožňuje vědcům určit velikost jádra: Na základě dat RISE má jádro poloměr zhruba 1 835 kilometrů.

Autoři pak tento údaj porovnali se dvěma předchozími měřeními jádra odvozenými ze seismometru kosmické sondy InSight. Konkrétně se zabývali tím, jak seismické vlny putovaly vnitřkem planety – zda se odrážely od jádra, nebo jím procházely bez překážek.

Vezmou-li v úvahu všechna tři měření, odhadují poloměr jádra na 1 790 až 1 850 kilometrů, čemuž odpovídá průměr 3 580 až 3 700 kilometrů. Mars jako celek má poloměr 3 390 kilometrů (průměr je 6 780 km), což je asi polovina velikosti Země.

Měření kolísání Marsu také poskytlo podrobnosti o tvaru jádra. „Údaje RISE ukazují, že tvar jádra nelze vysvětlit pouze jeho rotací,“ řekl druhý autor článku Attilio Rivoldini z Královské observatoře v Belgii. „Tento tvar vyžaduje oblasti s mírně vyšší nebo nižší hustotou pohřbené hluboko v plášti.“

Zatímco vědci budou těžit data ze sondy InSight i v nadcházejících letech, tato studie představuje poslední kapitolu Banerdtovy role hlavního výzkumníka mise. Po 46 letech u JPL odešel 1. srpna do důchodu.

Zdroj: https://www.jpl.nasa.gov/news/nasa-insight-study-finds-mars-is-spinning-faster a https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-insight-study-finds-mars-is-spinning-faster

autor: František Martinek