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Gravity Assist Podcast:InSight,与Bruce Banerdt合作

  重力辅助播客由美国宇航局首席科学家吉姆格林主持,他每周都会与地球上一些最伟大的行星科学家进行对话,并在此过程中引导太阳系及其他科学家。本周,他加入了InSIght Mission的首席调查员Bruce Banerdt,该团于2018年5月5日启动,将于2018年11月26日到达红色星球,讨论它将在火星上进行的任务和科学。你可以在这里收听完整的播客,或阅读下面的简略成绩单。[ NASA的Mars InSight Lander:10个令人惊讶的事实 ] 广告 Jim Green:美国宇航局最新的火星任务名称InSight是首字母缩写词。它代表什么? Bruce Banerdt: InSight代表使用地震勘探,大地测量和热传输的内部勘探。如果将大写字母和小写字母放在一起,就可以获得InSight。吉姆格林:地震调查涉及什么? Bruce Banerdt:地震学是我们用来学习几乎所有关于地球内部的知识的方法,我们也在阿波罗时代用它来理解和测量月球内部的属性。我们希望应用相同的技术,但使用由火星地震和陨石撞击产生的地震波探测到火星内部的深处,一直到它的核心。 Jim Green:你如何保护地震计免受风的影响? Bruce Banerdt:我们已经考虑了很多。在地球上,你将地震计放在拱顶的建筑物的地下室,你保持温度恒定,你没有任何空气流过等等。在火星上,我们在非常恶劣的环境中将它放在地面上。所以我们所做的就是在宇宙飞船上放置一个机械臂,将地震计从甲板上取下来,将它移动到飞船前方约2米处,然后将它放在没有岩石和没有洞的地方,所以它很好而且稳定。一旦它出现在那里,地震计就有两个不同的保护层。它位于一个包含非常硬的真空的球形外壳内,所以它就像是在一个保温瓶里面。然后我们有一些热保护,可以保护它更多的温度。一旦它被放置在地面上,我们的机器人手臂然后拿起我们称之为风和隔热罩的东西,这就像一个大的倒置式炒锅,侧面有一个窗帘,我们把它放在地震计上。它实际上在底部有一些链甲,它会覆盖在岩石上并密封底部以抵抗下面吹来的风。到那时,地震计很好地保护了元素,尽管它 吉姆格林:你期望得到多少次火星地震? Bruce Banerdt:简短的回答是,我们真的不知道。当然,作为科学家,我们必须设法解决这个问题。火星被断层纵横交错,我们可以发现这些断层有多久了。我们可以测量这些断层的位移量,并计算出发生了多少次地震。因此,我们可以绘制地球生命周期内的地震活动量。其中一些故障可以追溯到数十亿年,我们将这个故障推断到现在。当然,随着火星冷却,[地震的数量]正在逐渐消失。当我们推断到现在时,我们想出一个发生的频率,让我们知道在这个任务的两年生命中我们应该看到20到100次地震。布鲁斯·巴纳特(Bruce Banerdt)在2018年5月3日在加利福尼亚州范登堡空军基地举行的InSight发布前媒体简报会上,与麦克风站在一起,可以在前景中看到InSight着陆器的模型。 布鲁斯·巴纳特(Bruce Banerdt)在2018年5月3日在加利福尼亚州范登堡空军基地举行的InSight发布前媒体简报会上,与麦克风站在一起,可以在前景中看到InSight着陆器的模型。图片来源:NASA / JPL-Caltech 我们实际上正在寻找发生在地球另一端的地震,因为我们希望看到的是地震波从这些地震中辐射出来并穿过地球的深处内部然后再回来,它们在那里感应我们的地震仪。就像在加利福尼亚州,我们的地震仪常规地发现在日本,印度和中东发生的地震,我们利用这些地震中的波浪来探测地球的内部。当波浪穿过地球内部的岩石时,波浪的特征会根据岩石的特性而变化。我们有时会认为地震就像小闪光灯一样,它们照亮了内部,而我们的地震计则是摄取反射能量的相机,随着时间的推移,我们可以将一种3D图像组合在一起。行星。吉姆格林:我们认为火星的内部结构是什么样的? Bruce Banerdt:所有的岩石行星都有类似的结构,我们知道它们的重力,动力学等等。我们知道岩石行星有一个非常致密的金属核心,主要由铁和镍制成,周围是一层非常致密的硅酸盐岩,由于它们承受的压力而具有高密度,然后地幔被包围你可以在后院捡到一块岩石。那些岩石密度较低,它们可能在地球历史早期漂浮到地表。因此,我们或多或少地拥有不同属性的三层系统 - 核心,地幔和地壳。真正重要的是要了解这个结构的细节:核心的大小是什么,是纯铁,它是否含有硫或碳??等其他元素,地幔的结构是什么?它主要含有硅酸铁,还是含有更多的镁?结果证明这是一个关键参数。然后,地壳有多厚,它的矿物组成是什么,构成行星的原始尘埃中有多少放射性物质通过分化过程被移入地壳?这个过程倾向于集中放射性物质,这对内部的热量流动以及火山作用和构造等事物产生很大影响。 Jim Green:在地球上,我们相信我们拥有液体核心的各个方面。这是真的在火星上,SEIS能告诉我们核心是固体还是液体? Bruce Banerdt:嗯,我们有来自轨道测量的数据,表明至少核心的外部可能是液体。我们可以从太阳[引力]潮汐的影响下看到行星旋转的变化,它可能是液体。通过观察穿过核心的地震波,InSight将能够确定它是液体还是固体。液体可以支持P波,这是来自地震的压缩波,但是它不能支持S波,它们是剪切波,因为它们需要弯曲应力,而液体中不能存在弯曲应力。因此,我们将能够确定外核是否是液体。是否像地球一样坚固的内核更难以弄明白。如果任务持续足够长的时间,我们获得了足够的非常好的数据,携带InSight的SpaceX Falcon 9火箭在发射前位于范登堡空军基地的发射台上。 模糊的灯光来自正在回滚的移动服务塔。携带InSight的SpaceX Falcon 9火箭在发射前位于范登堡空军基地的发射台上。模糊的灯光来自正在回滚的移动服务塔。图片来源:Bill Ingalls / NASA 吉姆格林:你提到的其中一件令我印象深刻的事情是火星像所有行星一样正在降温。所以我们需要测量火星的热流。 Bruce Banerdt:来自行星的热量实际上是衡量地球地质能量的一种衡量标准。如果你看到山脉,如果你看到由裂谷或火山形成的巨大山谷,那些都是由行星的热流以及断层活动驱动的。地球上的板块构造是由地球的热力发动机驱动的。热量从深处内部传来,驱动这些运动,然后被辐射到太空。我们知道火星没有板块构造。我们可以看到,因为表面上没有证据表明存在这种断层现象。但是,我们也知道它散发着热量,因为它有火山活动的历史。并且它确实在表面上有许多缺陷,即使它们没有被组织成板边界。我们认为,这种错误主要是由地球的收缩所驱动。当热量流出地球时,它就像其冷却一样收缩,当它收缩时,它会揉皱一点。这种坍塌表现在地震和地震活动中。 Jim Green:你在InSight上有一个很棒的仪器来测量热流,称为HP3。 Bruce Banerdt: HP3代表热流和物理特性包。它真的是一个有趣而酷的乐器,因为它有一个小鱼雷,大约一英尺半长,直径大约一英寸,它有一把锤子,还有一个马达,用于将鱼雷缠绕在螺旋轨道上并将其拉起来对着一个非常僵硬的弹簧,它到达顶部并放开并且[锤子]向下撞击鱼雷的鼻子并将其击落到土壤中,一次只有几毫米,砰,砰,砰它可以做到大约10,000次,因此它可以在火星表面下方向下挖掘5米。吉姆格林:当然,最初是在甲板上,你必须使用手臂并捡起它并定位它。 Bruce Banerdt:没错。这是我们使用机器人手臂进行的第三次部署活动。手臂有三个主要工作。它必须将地震计放在地面上,它必须将盖子放在地震计上,然后它返回并获得热流探头。因为我们必须非常谨慎地做事并且第一次就做好,所以我们需要花费几个月的时间来完成整个过程。 Jim Green:除了HP3和地震仪器SEIS之外,您还可以进行风测量。 Bruce Banerdt:我们有一整套测量风的速度和方向的气象包。它还测量压力变化。它也是一种气压实验,加上大气的温度。所以,我们有一个完整的天气包。我们计划在互联网上建一个显示火星天气的页面。我认为我们不会非常预测,但我们至少能够分辨天气是什么样的。 InSight将降落在火星赤道以北的极乐世界(Elysium Planitia)。 InSight将降落在火星赤道以北的极乐世界(Elysium Planitia)。图片来源:NASA / JPL-Caltech 吉姆格林:我真正兴奋的事情之一就是你想要整合的手机应用程序。 Bruce Banerdt:是的,我们正在尝试组建一个火星地震应用程序。该USGS有一个应用程序时,有是一个的某处发生在地球上的地震会发出蜂鸣声。我们将为火星做同样的事情。所以它可能会在你的手机上运行,??然后它开始在你的口袋里嗡嗡作响,然后你拿起它,它说,哦,昨天在Tharsis高原发生了一次火星地震。这不是实时的,因为需要花费几天的时间才能获得数据,但是一旦我们在服务器上获取数据,它就会向公众发布,这应该会很有趣。吉姆格林:你提到地震也可能来自影响。 Bruce Banerdt:是的。当陨石撞击火星时,它会产生相当大的地震特征。关于这一点很酷的事情是,一旦我们在地震计上发生撞击事件,我们就可以回过头来与[ 火星侦察Oribiter及其高分辨率HiRISE相机的科学家们交谈] 说,嘿,去看看这个在这里,我们有一个影响,发生在这个地方可能10公里,去看看你是否能看到任何新的东西。如果他们能够做到这一点它实际上会有很大的帮助,因为那时我们将确切知道它的位置,我们可以使用地震图中的所有信息来查看内部,而不是浪费时间来确定火星地震的位置。 吉姆格林:我要求所有来自这个播客的客人关于他们的重力辅助的事情之一。你的引力辅助是什么让你成为今天成为科学家的方向? Bruce Banerdt:我的重力辅助是水星计划。当我五岁的时候,斯科特·卡彭特(Scott Carpenter)在今天看起来像一个小小的火箭之上冲击太空。我的母亲坚持认为我只是学会阅读,以便我可以阅读有关水星计划的报纸文章,我只是完全着迷并完全被人们进入太空的想法所吸引。我只是按照太空计划,有一天我想成为太空科学家。好吧,我想成为一名宇航员,我们都认为这与太空科学家完全一样。它不是很好,但足够接近。我上大学,我学习了物理,然后我决定进入地球物理学。所以我去了宾夕法尼亚州立大学的研究生院,其中一位毕业学生是加州理工学院的毕业生,他在JPL工作了几年才获得博士学位。我们成为了朋友,他说,“哦,你知道,维京人的任务是明年夏天去火星,我知道有几位科学家正在寻找暑期实习生,你应该申请”。所以,我申请了,我被选中了,今年夏天我去了JPL。然后我在夏天结束时回到了宾州州立大学。再一次,另一个疯狂的巧合是,我的研究生顾问在加利福尼亚州的一所大学找到了一份工作并邀请我和他一起回来,我去了JPL,我问我是否可以兼职工作,同时还在攻读我的博士学位。 .D。,他们肯定地说。所以我抓住了JPL,我从不放手。除了夏季在轮胎店工作之外,这是我生命中唯一的工作。我知道有几位科学家正在寻找暑期实习生,你应该申请。所以,我申请了,我被选中了,今年夏天我去了JPL。然后我在夏天结束时回到了宾州州立大学。再一次,另一个疯狂的巧合是,我的研究生顾问在加利福尼亚州的一所大学找到了一份工作并邀请我和他一起回来,我去了JPL,我问我是否可以兼职工作,同时还在攻读我的博士学位。 .D。,他们肯定地说。所以我抓住了JPL,我从不放手。除了夏季在轮胎店工作之外,这是我生命中唯一的工作。我知道有几位科学家正在寻找暑期实习生,你应该申请。所以,我申请了,我被选中了,今年夏天我去了JPL。然后我在夏天结束时回到了宾州州立大学。再一次,另一个疯狂的巧合是,我的研究生顾问在加利福尼亚州的一所大学找到了一份工作并邀请我和他一起回来,我去了JPL,我问我是否可以兼职工作,同时还在攻读我的博士学位。 .D。,他们肯定地说。所以我抓住了JPL,我从不放手。除了夏季在轮胎店工作之外,这是我生命中唯一的工作。另一个疯狂的巧合是,我的研究生顾问在加利福尼亚州的一所大学找到了一份工作,并邀请我和他一起回来,我去了JPL,我问我是否可以兼职工作,同时还在攻读博士学位。 ,他们肯定地说。所以我抓住了JPL,我从不放手。除了夏季在轮胎店工作之外,这是我生命中唯一的工作。另一个疯狂的巧合是,我的研究生顾问在加利福尼亚州的一所大学找到了一份工作,并邀请我和他一起回来,我去了JPL,我问我是否可以兼职工作,同时还在攻读博士学位。 ,他们肯定地说。所以我抓住了JPL,我从不放手。除了夏季在轮胎店工作之外,这是我生命中唯一的工作。

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