Data, která na Zemi poslala americká sonda InSight, která přestala fungovat vloni v prosinci, přinesla nové podrobnosti o tom, jak rychle se Mars otáčí a také jak se kolébá. Abychom byli přesní, vědci mohli díky těmto údajům provést historicky nejpřesnější měření rotace Marsu. Vůbec poprvé se jim také podařilo zaznamenat, jak se planeta kolébá vlivem „šplouchání“ (opravdu v hodně velkých uvozovkách) jejího roztaveného kovového jádra. Jejich objevy, které byly podrobně rozpracovány v nedávném vydání vědeckého časopisu Nature, vychází právě z měření prováděných landerem InSight, který 4 roky pracoval na povrchu Marsu, než mu během nadstavbové mise došla elektrická energie.
Aby bylo možné měřit rychlost otáčení planety, využili vědci data z jednoho palubního přístroje sondy InSight – šlo o rádiový transpondér a antény společně označované jako přístroj RISE (Rotation and Interior Structure Experiment). Podařilo se jim zjistit, že se rychlost otáčení Marsu zrychluje zhruba o 4 obloukové milivteřiny ročně. Takový údaj si dokáže málokdo představit, proto zkusme vhodnější přirovnání. Zmíněný údaj odpovídá zkrácení délky marsovského dne o zlomek milisekundy (tisíciny sekundy) za rok.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Jde tedy jen o drobné zrychlování, jehož příčiny zatím vědci úplně dopodrobna neznají. Mají však pár teorií, které by to mohly vysvětlovat – od ledu hromadícího se v polárních čepičkách, až po postglaciální odraz (post-glacial rebound), kdy se pevniny po pohřbení ledem zvedají. Změna hmotnosti planety může způsobit změnu rychlosti otáčení – je to částečně podobné situaci, když krasobruslař při piruetě rozpaží nebo připaží. „Je opravdu úžasné mít možnost získat tato nejnovější měření a navíc tak přesná,“ zmiňuje Bruce Banerdt z jihokalifornské JPL a dodává: „Ve snahách o vyslání geofyzikální stanice jako je InSight na Mars, jsem byl zapojen dlouhé roky. Výsledky, jako je tento, za ty desítky let tvrdé práce stály.“
Pojďme si ale popsat, jak vlastně měření proběhla. Zmíněný přístroj RISE byl součástí delší série marsovských landerů, které využívaly rádiové vlny k vědeckému výzkumu. V této sérii najdeme i dvojici landerů Viking ze 70. let, nebo lander Pathfinder z 90. let. Žádná z těchto misí však neměla k dispozici výhody pokročilé rádiové technologie, kterou byl vybaven InSight. A zapomínat nesmíme ani na významná vylepšení antén americké sítě Deep Space Network (DSN) na Zemi. Společně tato vylepšení poskytla data s pětkrát vyšší přesností, než jakou nabízely landery Viking.
V případě sondy InSight probíhala měření tak, že pozemní operátoři vyslali směrem k Marsu signál s pomocí antén sítě DSN a přístroj RISE na landeru InSight tento signál vrátil zpět. Když vědci přijali signál z Marsu, začali jej pečlivě analyzovat a hledat drobné změny frekvencí způsobené dopplerovským posunem (podobný princip jaký známe, když kolem nás projede sanitka se zapnutou houkačkou a její tón se při přibližování a vzdalování mění). Měřením tohoto posunu mohli výzkumníci určit, jak rychle se planeta otáčí. „Hledali jsme hlavně odchylky, které se pohybují v řádu několika desítek centimetrů během marsovského roku,“ uvedl Sebastien Le Maistre z belgické Královské observatoře, který je vedoucím nové studie a hlavním vědeckým pracovníkem přístroje RISE a dodává: „Trvá to hodně dlouho a musí se nashromáždit mnoho dat, než tyto odchylky vůbec zaznamenáte.“
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Nová studie prověřila data z prvních 900 marsovských dní sondy InSight, což je k nalezení těchto odchylek dostatečné. Pro výzkumníky bylo velmi náročné eliminovat zdroje šumu. Jelikož voda zpomaluje rádiové signály, může vlhkost v zemské atmosféře zkreslit signál přicházející z Marsu. Svou roli hraje také sluneční vítr, shluk nabitých částic, který nepřetržitě vychází ze Slunce. Elektrony a protony vyvržené ze Slunce do hlubokého vesmíru. „Jde o historický experiment,“ uvedl Le Maistre a dodal: „Stálo nás hodně času a energie připravit tento experiment, kdy jsme tyto objevy očekávali. Ale navzdory tomu jsme pořád neustále překvapováni. A to ještě není vše, RISE nám pořád může prozradit ještě mnoho o Marsu.“
Data z přístroje RISE však byl autory studie využita také k měření kolébání Marsu, kterému se odborně říká nutace a jedná se o projev přelévání materiálu v tekutém jádru. Tato měření umožnila vědcům určit velikost tohoto jádra. Na základě měření z přístroje RISE by jádro mělo mít poloměr zhruba 1835 kilometrů. Autoři následně tuto hodnotu porovnali s údaji ze dvou předešlých měření jádra, která byla odvozena z dat palubního seismometru. Konkrétně šlo o to, jak se seismické vlny šíří vnitřními vrstvami planety – zda se od jádra odráží, nebo zda skrz něj prochází.
Zdroj: https://spaceflight101.com/
Když by byla započítána všechna tři měření, měl by poloměr jádra být mezi 1790 a 1850 kilometry. Celý Mars má přitom poloměr 3390 kilometrů, což zhruba odpovídá polovině pozemského. Měření kolébání Marsu také poskytlo detaily o tvaru jádra. „Data z RISE naznačují, že tvar jádra nemůže být vysvětlen pouze jeho rotací,“ říká druhý autor studie, Attilio Rivoldini z Královské observatoře v Belgii a dodává: „Tento tvar vyžaduje přítomnost oblastí s lehce vyšší či nižší hustotou, které jsou skryty hluboko v plášti.“ Ačkoliv vědci budou z dat sondy InSight získávat informace ještě dlouhé roky, tato studie byla poslední kapitolou Bruce Banerdta v roli hlavního vědeckého pracovníka mise. Po 46 letech strávených v JPL totiž 1. srpna odešel do penze.
EDIT 9. srpna 11:15
V článku byla na třech místech opravena slova průměr na poloměr.
Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://planetary.s3.amazonaws.com/…/MCC_MRC_20140928T072757647_D_D32.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia25287-1041.jpg
https://www.nasa.gov/…/2-insight_illo_rise_short_cap-not_for_pj.jpg
https://spaceflight101.com/insight/wp-content/uploads/sites/216/2018/03/insight-5.jpg
„…kdy se pevniny po pohřbení ledem zvedají. Změna hmotnosti planety může způsobit změnu rychlosti otáčení – je to částečně podobné situaci, když krasobruslař při piruetě rozpaží nebo připaží.“
Musím poopravit, planeta neměmí hmotnost, stejně jako krasobruslař ji nemění. Původní text hovoří o posunu – je míněna změna v rozložení hmoty.
Těžší hmoty musí klesat k ose rotace, tedy zřejmě pevniny (které se zvedají) jsou lehčí než zledovatělá hmota (která klesá), aby se rotace zrychlovala.
Původní text NASA by měl právě zdůraznit, že těžší hmoty klesají k ose rotace.
I když počítám, že to není poslední nápad vysvětlující urychlování rotace.
Chtěl jsem to napsat panu Majerovi přes tlačítko „nahlásit chybu“, ale když už jste tu začal, tak zareaguji zde. Myslím, že by stačilo přidat jediné slovo „Změna *rozložení* hmotnosti…“. Je celkem jedno, jak se rozložení hmotnosti změní, téměř v každém případě to ovlivní rychlost rotace. Jak píše i výše Ferda – změna je to velká a také myslím, že to bude jistým způsobem sezónní záležitost.
Áno, stačí zmeniť jediné slovo a celá táto diskusia je zbytočná..
Prosim opravit: Celý Mars má přitom průměr 3390 kilometrů, což zhruba odpovídá polovině pozemského. /// Evidentne jde o polomer. S jadrem nevim, zda neni stejna chyba, ale zda se, ze je spravne
Hezký den,
je to tak, všechny údaje v článku, kde byl uveden průměr, byly poloměry. Opravil jsem to a děkuji.
Me to naopak prijde jako docela velka zmena rychlosti rotace. Vemte si, ze to jsou sekundy za tisicileti, tedy cca cela hodina za 3.5 milionu let. A to uz mi – tedy v geologickem meritku 😉 – prijde jako rapidni zrychlovani. Vemte si, ze soucasna delka dne na Marsu je ~ 1d 37min, zmenseni o hodinu pouze za 3.5 mil let je strasne moc. Pokud by takovy trend pokracoval dalsich ~100 mil let, tak se bude Mars tocit tak rychle, ze na jeho rovniku bude stav beztize 🙂 Takze takove zrychlovani rotace muze existovat jen po relativne kratkou dobu. Spis bych ocekaval, ze zjistene zrychleni rotace je zatizeno nejakou chybou mereni, a nebo se jedna o periodicke zmeny, kdy dochazi stridave ke zrychleni a zpomaleni rotace. Pak by bylo zajimave zjistit, jak dlouho takove obdobi trva, a co je jeho pricina. Zasadni kamen urazu asi bude, ze mame k dispozici data pouze za 900 marsovskych dni. To je myslim na solidni zaver strasne malo.
Tim rozhodne nechci nijak hanet vyzkum popsany v clanku. Prave naopak, cele je to velmi zajimave. Soucasne chci podekovat autorovi za krasny preklad a zverejneni!
Není zač děkovat – naopak si sypu popel na hlavu za záměnu poloměrů za průměry.
Nutace není projev přelévání materiálu v jádře. Rotace, precese a nutace jsou tři základní složky pohybu tuhého tělesa / setrvačníku, na které působí vnější síla. Rotace je otáčení kolem osy. Precese je stáčení osy rotace v kruhu. Nutace je „vlnění“ osy kolem precesního kruhu.
Můžeme je krásně pozorovat na příkladu káčy. Káča nemá tekuté jádro. Precese a nutace jsou způsobené vnější silou (tlakem podložky na hrot káčy).
Stejně tak tyto pohyby vykonávají planety bez ohledu na to, jestli mají tekuté jádro nebo ne. Vnější síly v tomto případě jsou gravitační působení slunce, měsíců a jiných planet. V případě Země je hlavní působení Slunce a Měsíce.
Věřím ale, že případné tekuté jádro můýe nějakým způsobem *ovlivňovat* nutaci.
Díky za doplnění. Vycházel jsem z článku na webu NASA (https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-insight-study-finds-mars-is-spinning-faster): RISE data was also used by the study authors to measure Mars’ wobble – called its nutation – due to sloshing in its liquid core.
🙂 bylo skvele opraveno prumer/polomer – ale nechci prudit, jadlo bylo spravne prumer (opravdu je prumer jadra cca 1800km) Chyba byla puvodne jen prumer planety 🙂 kdyz polomer, tak ted uvadeny (jinak pro nazornost je lepsi uvadet stejne meritko – prumer Marsu je cca 6792 km a prumer jadra cca 1800 km
Podle tohohle článku (https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-insight-study-finds-mars-is-spinning-faster) na webu NASA, který jsem překládal, jde o poloměr (radius):
Taking all three measurements into account, they estimate the core’s radius to be between 1,112 and 1,150 miles (1,790 and 1,850 kilometers)
Opravdu nechci prudit. Je to velmi caste zamenovani prumer/polomer (nemyslim na kosmonautixu). Radius je jiste polomer – ale dam ruku do jadroveho ohne, ze je to preklep v originale 🙂 Staci si predstavit, ze by jadro tvorilo 1/2 prumeru planety. To mozna u divocha Merkuru
Tohle vůbec není prudění! Je potřeba to mít správně a já za to děkuji. Hledám proto na různých zdrojích a všude, co jsem zatím našel odpovídá tomu, že jde skutečně o poloměr:
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/marsfact.html
Core radius (km) 1700
https://solarsystem.nasa.gov/planets/mars/in-depth/
Mars has a dense core at its center between 930 and 1,300 miles (1,500 to 2,100 kilometers) in radius.
https://progearthplanetsci.springeropen.com/articles/10.1186/s40645-017-0139-4
Mars’ core (radius 1600–1810 km according to Konopliv et al. (2006)) is about half the radius of Earth’s (3480 km according to PREM (Dziewonski and Anderson 1981)), and the planetary radius (3389.5 km according to Seidelmann et al. (2002)) is also about half of Earth’s (6371 km again according to PREM).
https://www.technickytydenik.cz/rubriky/poutaky/jadro-marsu-je-podstatne-vetsi-nez-se-dosud-predpokladalo_53689.html
Jádro Marsu by mělo mít průměr téměř 3 700 km, což je asi polovina průměru jádra Země, průměr Marsu 6 770 km je přibližně poloviční oproti průměru Země na rovníku 12 756 km.
Hmm, tak mi moje ruka uhorela a ja jsem zil v bludu. Tak omluva 🙂
Vůbec nic se neděje, mýlit se můžeme všichni.
Teda já taky nechci, ale vždyť je to tak i u Země. Poloměr země je 6378 km, takže průměr je 12 756. Přitom ale vnější jádro má poloměr 3470 km a tedy průměr 6940 km. To je tedy dokonce více, než polovina zemského tělesa a to i kdybych započítal atmosféru.
Aby to nebyla pravda, musel byste hovořit o vnitřním pevném jádře, ale to jste tak nespecifikoval. 🙂