Моделювання місії InSight

Художнє бачення модуля InSight. Сенсорний вузол сейсмометра (під захисним екраном) показаний спереду справа

5 травня місія InSight вирушила в подорож до Марса. Це перша місія, присвячена вивченню внутрішньої структури Червоної планети. Вона повинна відповісти на ключові питання: «Чому Земля і Марс сходяться за первісною структурі і хімічному складу, але розвивалися по-різному? Наскільки великими, густими і щільними будуть ядро, мантія і кора? Що з їх структурою? ».

Сейсмометр для екстремальних умов

Посадковий апарат наділений геофізичними приладами. Серед них встановлений і спеціальний сейсмометр. Після посадки в кінці листопада 2018 року пристрій займеться реєструванням сейсмічних коливань і передачею даних на Землю. Вчені з Інституту геофізики вже приступили до підготовки аналізу відомостей. За допомогою суперкомп’ютера «Piz Daint» дослідники розрахували поширення сейсмічних хвиль в 30 різних марсіанських моделях.

Для каталогу моделей вчені об’єднали всі наявні знання про планету і використовували їх для розрахунку синтетичних сейсмічних даних, які можна отримати з Марса. Потім ці дані використовували для проведення сліпого тесту, в якому запросили світових експертів для широкої інтерпретації та обміну досвідом.

Універсальний код моделювання хвиль

Щоб більш детально вивчити вплив 3D-структури марсіанської кори, дослідники з Швейцарської вищої технічної школи Цюріха (ETH) змоделювали сейсмічні хвилі на Марсі за допомогою коду Salvus. Цей код гнучкий і може використовуватися для питань поширенню хвиль на різних носіях в різних масштабах.

Симуляція струсу на Марсі для місії InSight

Марсіанська симуляція на «Piz Daint» працює в реальному часі на 7200 обчислювальних ядрах. Тобто, розрахунки беруться до тих пір, поки сейсмічні хвилі не пройдуть крізь Червону планету. Залежно від внутрішньої структури планети хвилі рухаються з різною швидкістю і проходять крізь різні маршрути від джерела до сейсмометрів. Витрачений на проходження час допоможе краще зрозуміти структуру планети і властивості гірських порід.

Візуалізація при запуску місії

Дослідники візуалізували одну з числових симуляцій в відео. Його показали на прес-конференції НАСА при запуску марсіанської ракети. Можна побачити, як хвилі переміщаються по марсіанської поверхні, обертаючись навколо планети і проходячи через посадковий модуль тричі. Важливо вимірювати хвилі при кожному проході, так як це дозволить збирати дані про планету, ідентифікувати час і локацію струсу Марса, і навіть розрахувати приблизну структуру за допомогою однієї сейсмічної станції.

На Землі великі землетруси генеруються тектонічними процесами, де континентальні або океанічні пластини стикаються і прослизають один під одним. Поки є думка, що на Марсі тектоніка плит позбавлена активності. Але протягом двох років роботи очікуються метеоритні удари або скорочення, викликані охолодженням Марса, що призведе до сейсмічних подій.

Сейсмічні хвилі на Марсі ніколи не реєструвалися таким чутливим приладом, тому чисельне моделювання – єдиний спосіб підготовки до оцінювання даних місії НАСА InSight.

За допомогою розрахованих моделей перевіряють, як певні структури, на зразок товщини земної кори, впливають на вимір. Це допомагає перевірити методи і зрозуміти сейсмограмою на Червоній планеті. Щоб розібратися в марсіанській структурі, вчені ETH порівнюють фактичні вимірювання з імітованими даними. Саме тут стане в нагоді каталог марсіанських моделей.

Ссылка на основную публикацию