Kövess minket!

NewsletterGoogle+RSS
Feliratkozom a heti hírlevélre

Utolsó hozzászólások

2018. 01. 17. - 09:26GrahamNus

good mood all day =)
and how are you?

2017. 12. 22. - 17:33MashaAgomo

This message is posted here using XRumer + XEvil 4.0

2017. 07. 27. - 09:10KGabi

Mi is tudunk munkát adni: mérnököknek  Jooble 

Magyar kutatók a marsi kavicsok nyomán

2015.10.14.
Több tíz kilométert utazhattak egy ősi marsi folyó medrében azok a kavicsok, amelyeket néhány éve a Curiosity Mars-járó felvételein pillanthattunk meg. Vándorlásuk történetét egy új matematikai modell és rengeteg földi kísérlet segített megérteni.

A Curiosity 2012-es leszállásáig csak a magasból láthattunk kiszáradt folyóvölgyeket a Marson. A NASA Mars-járója éppen egy ilyen ősi vízfolyás üledékes kőzetekből álló medrében landolt. Nem sokkal később látványos bizonyítéka született az egykori folyóvíz tevékenységének: a Curiosity az üledék lerakódott anyagában lekerekített kavicsokat talált.

A Földön az ilyen kavicsok jellegzetesen folyóvízi vagy tengerparti, áramló folyadék környezetében keletkeznek, ahol a szállítás során kopnak és kerekednek a szemcsék. A Marson az üledéket hátrahagyó ősi folyó vize volt ez a közeg, azonban továbbra sem volt ismert, milyen távolságon és mennyi idő alatt sodorta az egykori vízfolyás a kavicsokat.

 

 NASA

Kavicsokból összecementált konglomerátum a Curiosity Mars-járó felvételén. A belőle az anyag pusztulása miatt kihullott egyes kavicsok főleg a kép bal szélén láthatóak

Forrás: NASA

 

A kavicsmúlt feltérképezése

E kérdések megválaszolásához a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem két kutatója, Szabó Tímea és Domokos Gábor akadémikus matematikai, geometriai vizsgálati módszere vitt közelebb. A magyar kutatók két amerikai szakemberrel közösen a Nature Communications hasábjain bebizonyították, hogy a Mars-járó felvételein látható kavicsokat a Gale-kráter meredek falán lefutó sebes sodrású vízfolyás szállíthatta mai helyükre (ennek az egykori folyónak a völgye a Peace Vallis nevet kapta). A kavicsok néhányszor 10 km-es távolságot tettek meg, főleg vonszolt mederüledék formájában. A kutatók képesek voltak a szemcsekopás folyamatát számszerűen jellemezni, számításaikból pedig az is kiderült, hogy azokat a kődarabokat, amelyeket a Curiosity máshol talált, nem folyó szállította.

A kutatás valódi jelentőségét azonban nem is annyira a konkrét marsi eredmények, hanem a hozzájuk vezető módszer adja, amely áttörést jelenthet az üledékek alaktani (morfológiai) vizsgálatában. E kavicsok formája ugyanis „kódoltan” magában hordozza a múltjukat, a kialakulásuk történetét is, e „kód‟ megfejtésével pedig feltárhatók az őket létrehozó folyamatok is.

 NASA, JPL-Caltech, ESA, DLR, FU Berlin, University of Arizona, MSSS

A vizsgált marsi terület: a leszállóhely a Gale-kráterben (a), a folyóvíz által lerakott, legyező alakú hordalékkúp (b) és a Curiosity Mars-járó útvonala a folyóvízi üledéktől a kráter belső része felé (c). Alul a (c) ábrán feltüntetett piros helyszínek kinagyított részletei láthatók (d–f), a kék szín az új módszerrel vizsgált kődarabokat jelzi

Forrás: NASA, JPL-Caltech, ESA, DLR, FU Berlin, University of Arizona, MSSS

 

Az elvont matematikától a gördülő kövekig

A kód megfejtése messziről indult - megértéséhez vissza kell térnünk az 1970-es és 1980-as évekbe, amikor a matematikusok intenzíven kezdtek foglalkozni a Poincaré-sejtés bizonyításával, utat nyitva ezzel a formafejlődés modern geometriájának kiépítése felé (a bizonyítást magát Grigorij Perelman publikálta 2002-ben és 2003-ban). E kutatások során több olyan, a formákat leíró mennyiséget is találtak, mely a vizsgált matematikai modellekben jól jellemezte egy adott forma múltbeli fejlődését, matematikai kifejezéssel élve időben „monoton módon változott".

A folyami kavicsok kopási folyamata számunkra talán meglepő módon szoros matematikai analógiát mutat a fizikából jól ismert hővezetéssel. A hővel analóg mennyiség a kavicsok esetében az úgynevezett Gauss-görbület. Ahogy a hővezetés során a vizsgált testben kiegyenlítődik a hőmérséklet, hasonlóképpen úgy válik egyenletessé a kopás során a Gauss-görbület eloszlása a kavics felszínén, ezáltal a sarkok és az élek eltűnnek. Bármilyen alakú volt is egy kavics eredetileg, formája fokozatosan az állandó görbülettel rendelkező gömbhöz fog közelíteni.

Ez a felismerés volt a Poincaré-sejtés bizonyításának egyik kiindulópontja, ennek köszönhetően sikerült igazolni, hogy nemcsak a görbület eloszlását jellemző, úgynevezett görbületentrópia, hanem a kavicsforma gömbtől való eltérését leíró, úgynevezett izoperimetrikus arány is monoton módon változik, vagyis a folyami kopás során folyamatosan növekszik. Ugyanezen egyenletek vezettek a kavicsot közelítő ellipszoid tengelyarányainak leírásához. E két mennyiség vizsgálata segített végül a marsi kavicsok kódjának megfejtésében.

Színre lép a Gömböc

A fentieknél is meglepőbb, hogy a kavics egyensúlyi pontjainak száma (azon pontok száma, amelyekre téve a kavics egy vízszintes síkon egyensúlyban van) a folyamat során csökken, tehát végső soron a kavicsok a Domokos Gábor és Várkonyi Péter által felfedezett Gömböc irányába fejlődnek. Bár ezt a megfigyelést (megfelelő adatok hiányában) éppen a marsi kavicsoknál nem lehetett alkalmazni, mégis ebből kiindulva kezdték meg a kutatók a meglévő matematikai eredmények és a kavicskopást leíró egyenletek közötti mélyebb kapcsolat feltárását. A Mars kavicsai esetében, mivel csak néhány fénykép állt rendelkezésre, az izoperimetrikus arány és a tengelyarányok vizsgálata tűnt kézenfekvőnek.

Horváth Balázs és Tóth Zsolt, az ELTE tudománykommunikáció szakos hallgatóinak videoriportja

 

Új kutatási témakört nyitó hazai eredmények

Domokos Gábor és Szabó Tímea Kun Ferenccel (Debreceni Egyetem Elméleti Fizikai Tanszék) és Sipos Andrással (Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem) közösen igazolták, hogy a kavicsok alakfejlődésének kiindulását jelentő törmelék geometriáját univerzális törvényszerűségek írják le.

Több év terepi, valamint a BME Morfológiai Laborban végzett munka után most kapcsolatba léptek a NASA Curiosity-projektjévelA NASA kutatási projektjének korábbi vezetője, John P. Grotzinger és kollégái segítettek a hatalmas adathalmazból megkeresni és értelmezni azokat az üledékes kavicsokat ábrázoló fényképeket, amelyek formájuk és származásuk miatt legjobban foglalkoztatták a bolygókutatókat.

 

 egy képzeletbeli szemcse alakváltozása a koptatódás során (a), hasonló folyamat vizsgálata labormérések keretében (b), földi analógiás megfigyelés a Dog Canyon hordaléklerakódásában (c) és a Marson (d)
Áttekintés a módszer alkalmazásáról: egy képzeletbeli szemcse alakváltozása a koptatódás során (a), hasonló folyamat vizsgálata labormérések keretében (b), földi analógiás megfigyelés a Dog Canyon hordaléklerakódásában (c) és a Marson (d)

 

A fényképekből kinyert adatokat feldolgozva, összevetve őket földi terepi mérésekkel és laboratóriumi adatokkal, valamint a törmelékek geometriájára vonatkozó ismeretekkel, az elméleti háttérrel, figyelembe véve a földitől eltérő marsi gravitációt, jó becslés adható a kavicsok származási helyének távolságára, vagyis arra, hogy mennyit mozgatta őket az egykori folyékony víz a bolygó felszínén. Az új, matematikai módszeren alapuló számítás igazolja a bolygókutatók korábbi feltételezéseit a kavicsok származási helyéről.

A magyar kutatók módszerével - amelynek a fragmensekre vonatkozó részét már korábban részletesen bemutatták a Nature lapcsaládhoz tartozó Scientific Reportsban - pusztán a kavics formájáról kapott (néha hiányos) információ alapján is következtetni lehet annak eredetére, múltjára. Ugyanez a módszer földi viszonyok között, de akár más égitestek felszínét tanulmányozva is alkalmazható, sőt a világűrben meteoritokkal ütköző aszteroidák alakváltozásai is vizsgálhatók a segítségével.

 

Forrás: MTA

Cikk értékelése: 
Szerző: Brigitte

Új hozzászólás

Filtered HTML

  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • Engedélyezett HTML jelölők: <a> <em> <strong> <cite> <blockquote> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <br> <p>
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.

Plain text

  • A HTML jelölők használata nem megengedett.
  • A webcímek és email címek automatikusan kattintható hivatkozásokká alakulnak.
  • A sorokat és bekezdéseket a rendszer automatikusan felismeri.
CAPTCHA
Ezzel a feladattal teszteljük, hogy valódi látogató vagy-e.

Kapcsolódó cikkek

A Curiosity újabb fúrást végzett a Marson.
Közel 2 m-es vasmeteoritba „botlott” menet közben a Mars felszínén a Curiosity.
Szerves anyagok a Marson.
Dán kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a vörös bolygó talajában, közel az égitest felszínéhez folyékony víz lehet.

Friss hírek

E-hajtómű? Miért ne?