Zhurong探査機による火星の地磁気調査

Jul 21, 2023

自然天文学 (2023)この記事を引用

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メトリクスの詳細

火星の磁場は、軌道を周回する宇宙船によって大規模に測定され、火星の隕石によって非常に小規模に測定されています。 ここでは、メートルからキロメートルスケールの地磁気調査について報告します。 Zhurong 探査機は、火星のユートピア盆地にある 1,089 m の軌道に沿った 16 か所でベクトル測定を行いました。 インサイトで測定されたエリジウム平原の大きな磁場とは対照的に、平均強度は軌道から推測されるものよりも一桁小さい、非常に弱い磁場が記録された。 宇宙船の測定では、その高度に相当する半径のエリアがサンプリングされますが、地上の測定では、磁化された体の深さに相当する半径のエリアがサンプリングされます。 Zhurong が測定した弱い磁場は、探査車の周回軌道の周囲とその下の数キロメートルの深さでは磁化の異常がないことを示しています。 私たちは、この弱い磁場について考えられる2つの説明を提案します。1つは、約40億年前の形成以来、ユートピア盆地全体が磁化されていないままであった可能性がある、もう1つは、チューロンが着陸した半径5kmのゴースト・クレーターが衝撃によって消磁された可能性があるというものです。

地球型惑星の地殻磁場の測定は、その核ダイナモの歴史と内部の熱進化についての重要な洞察を提供します。 地球とは異なり、火星には今日では全球的な磁場が存在しないが、不均一で局所的に強い地殻磁化が存在することが判明しており、これは古代のダイナモの存在を示している1。 磁気探査では、地磁気の発生源からの距離または高度に相当する長さスケールで地磁気を調査します2。 マーズ グローバル サーベイヤー探査機は、火星の磁場を地球規模で 185 km (等級のみ)3 および 400 km (ベクトル場) でマッピングしましたが、局地的には 90 km という低さ (参考文献 4) で最大 1,500 nT の磁場を示しました。 Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) 宇宙船は、地球規模のベクトル磁場マッピングを 150 km まで拡張しました (参考文献 5、6)。 スペクトルの対極では、火星の隕石 (ALH84001) のサンプルの古磁気分析により、非常に小さな長さスケール (~1 mm) で古代の磁場の証拠が明らかになり、4.1 Ga またはおそらくそれ以前の初期の火星のダイナモの動作を裏付けています。 3.9 Ga (参考文献 7)。 しかし、火星の地殻磁化の起源と古代のダイナモの歴史と特性は、依然として関心の高いトピックです。 未解決の重要な質問の多くは、局所的な磁場測定などの新しい高解像度の地域データセットを必要とします8。 NASA InSight フラックスゲート磁力計 (IFG) は、単一の着陸地点で地上の磁場を測定しました9。 IFG によって測定された表面磁気強度 (約 2,000 nT) は、地球の地殻場の基準からすると非常に高い (通常 <200 nT)10 が、火星の鉱物学および/または厚いリソスフェアの自然変動によって説明できます。 メートルからキロメートル規模の地域調査は、地質構造だけでなく地下の磁気鉱物の特徴を調査するために特に重要です。 これにより、火星のダイナモのタイミングと進化が制約される可能性があります8。 これまで欠けていたのは、地質学者や地球物理探査者にとって最も有用な長さスケールでの磁気測定、つまりキロメートルスケールの地上調査です。

Zhurong探査機は2021年5月15日に南のユートピア盆地（図1）に着陸し、着陸後3か月間磁気探査を実施しました。 Zhurong 探査機に搭載された火星探査機磁力計 (RoMAG)11 科学ペイロードは、ダイナミック レンジ ±65,000 nT、ノイズ レベル 0.01 nT/√Hz @1 Hz の 2 つの同一の 3 軸フラックスゲート磁力計 (図 2a) で構成されています。 1 つはマストに取り付けられ、もう 1 つはマストと探査機のデッキの交差点に取り付けられます。 上部フラックスゲートは垂直軸を中心に回転できます。 探査機に関連する水平磁場は、下部のフラックスゲートを固定したまま上部のフラックスゲートを回転させ、探査機をさまざまな方向に向けてこのプロセスを繰り返すことによって除去されます。 ただし、この方法では垂直成分を校正することはできないことに注意してください。そのため、この文書では水平成分のみについて説明します。