Закономерности распределения воды в приповерхностном грунте Марса, установленные на основе интерпретации данных нейтронных измерений

Глава 4. Результаты корреляционного анализа данных измерений нейтронного потока и альбедо поверхности Марса.

В главе 4 приведены результаты применения метода поширотной оценки корреляции между потоком нейтронов (f_n) и альбедо поверхности для интерпретации данных нейтронного картографирования прибора ХЕНД. Показано, что данные, по которым построены анализируемые карты, должны быть накоплены за летние промежутки времени, что позволяет избежать эффекта конденсации углекислоты в полярных широтах. Используемая карта потока эпитепловых нейтронов с разрешением 5^oõ5^o показана на рисунке 3. Лазерный высотомер МОЛА с начала миссии НАСА Марс Глобал Сервейор в 1999 году производил пассивную радиометрию поверхности Марса - измерение альбедо A₁₀₆₄ на длине волны 1064 нм для освещенной Солнцем поверхности Марса (в пределах поля зрения детектора, соответствующего пятну на поверхности около 385 м) (Sun et al., 2006). Для поиска корреляции данных радиометрии с нейтронными данными в пикселях размером 5^oõ5^o, данные прибора МОЛА были усреднены по пикселям 5^oõ5^o (рис. 4).

Рис. 3. Карта потока эпитепловых нейтронов с поверхности Марса свободной от покрова СО2 по данным прибора ХЕНД на КА НАСА 2001 Марс Одиссей.

Рис. 4. Карта альбедо в ближнем инфракрасном диапазоне поверхности Марса свободной от покрова СО2 по данным прибора МОЛА на КА НАСА Марс Глобал Сервейор.

Расчет парных коэффициентов корреляции позволил разбить поверхность Марса на четыре протяженных широтных пояса с различным характером корреляции (рис. 5). Анализ взаимосвязи исследуемых характеристик с помощью построения скатерплотов (рис. 6) подтверждает правильность выделения этих поясов - в поясах со значимой корреляцией точки на скатерплоте имеют тенденцию ложиться на прямую линию, в поясах, где значимой корреляции нет - точки образуют хаотические облака.

Рис. 5. Коэффициенты корреляции между потоком нейтронов и альбедо в ближнем инфракрасном диапазоне на различных широтных интервалах. Порог значимости обозначен прерывистыми линиями. Пунктирными линиями разделены пояса с различным характером корреляции. Четыре широтных интервала, которые были использованы для проведения модельно зависимого сравнения между толщиной сухого слоя и поглощаемой солнечной энергией, выделены пунктиром и обозначены буквами.

Рис. 6. Диаграммы рассеяния поток эпитепловых нейтронов - альбедо в ближнем инфракрасном диапазоне для различных широтных интервалов: а - 60o c.ш. - 65oc.ш., б - 55oc.ш. - 60oc.ш., в - 50oc.ш. - 55oc.ш., г - 10oc.ш. - 15oc.ш., д - 0o c.ш. - 5oc.ш., е - 10oю.ш. - 15oю.ш., ж - 40oю.ш. - 45oю.ш., з - 45oю.ш. - 50oю.ш., и -50oю.ш. - 55oю.ш., й - 65oю.ш. - 70oю.ш., к - 70oю.ш. - 75oю.ш., л - 75oю.ш. - 80oю.ш.

Изменение значений коэффициентов корреляции от широтного пояса к поясу носит не случайный, а монотонный характер. При этом, изменение коэффициента корреляции связано с появлением в данном широтном поясе новых форм воды, имеющих новые взаимосвязи с альбедо. Эмпирические закономерности, полученные на данном этапе работы, послужили базисом для постулирования выводов о распределении воды в приповерхностном грунте Марса. Необходимо отметить, что интерпретация эмпирических закономерностей неизбежно имеет ту или иную степень неопределенности, в то время как сами эмпирические закономерности, хоть и не являются носителями информации о природе воды в приповерхностном слое, имеют большую степень объективности.