Ismét vendégblogger cikkel jelentkezünk. Dr. Sik András, az ELTE Természetföldrajzi Tanszékének adjunktusa, a Mars-szondák által gyűjtött adatok átlagemberek által való feldolgozásáról és elemzéséről írt részletes ismertetőt.

Az utóbbi években főként a leszállóegységeknek jutott a marsi felfedezések rivaldafényéből, pedig a teljes felszínre vonatkozó ismeretek többségét a keringőegységek gyűjtik a vörös bolygóról.

Mivel ezek adatbázisai ingyenesek és nyilvánosan elérhetők, egy számítógép előtt ülve bárki megtapasztalhatja a Mars-kutatás izgalmát, amihez most a kezdeti lépések bemutatásával adunk egy kis segítséget.

Az égitestek tanulmányozása földi távcsöves megfigyelések helyett már a térségükbe juttatott korszerű űrszondákkal zajlik. Külső bolygószomszédunkat jelenleg hét ilyen szerkezet kutatja, legutóbb 2014 szeptemberében érkezett meg két új keringőegység, az amerikai MAVEN és az indiai MOM.

Az űrszondák kockázatosabb típusa a leszállóegység (lander), amely sikeres landolás után terepi mintavételre és közvetlen anyagvizsgálatra képes, azonban csak érkezési helyének szűkebb környezetében. Például a 2012 közepe óta aktív Curiosity rover eddig közel 12 ezer métert gurult a Marson, vagyis csak alig 11,5 km2 területű részt tudott volna körbejárni a teljes bolygófelszínből (valójában persze nem ilyen útvonalat követ, hanem folyamatosan tudományos célterülete felé halad).

A másik alaptípus, a keringőegység (orbiter) pályára áll az égitest körül és távérzékelési eljárásokkal gyűjt adatokat – vagyis a földi műholdakhoz hasonlóan közvetett módon, ám szinte globális lefedettséggel. A felszíni viszonyok elemzése során a legfontosabb adatforrások a nagyfelbontású optikai űrfelvételek, az infravörös hullámhossz-tartományú érzékelő-berendezések mérései (anyagi összetétel és hőmérséklet), valamint a formakincs háromdimenziós ábrázolásához szükséges digitális domborzatmodellek.

A keringőegységektől származó adatok általában nagy tárhelyigényű, speciális formátumú és vetületi koordináta-rendszerbe helyezett raszteres állományok (vagyis pixelekből épülnek fel, mint a hétköznapi digitális fényképek). Feldolgozásuk, elemzésük és megjelenítésük elsősorban térinformatikai programokkal végezhető el, például a nyílt forráskódú QGIS Desktop szoftverrel, vagy az ESRI ArcGIS for Desktop 60 napig ingyenesen használható próbaverziójával.

Globális adatforrások

Természetesen először le kell határolni az elemzés mintaterületét – a következő példákban ez a 154 kilométer átmérőjű Gale-kráter lesz (marsrajzi koordinátái: déli szélesség 5°, keleti hosszúság 137°). Mivel a Curiosity már közel három éve barangol ebben a képződményben, így minden bizonnyal ez a Mars felszínének legrészletesebben vizsgált térsége.

A Gale-kráter háromdimenziós látványa északnyugat felől nézve (feketével a landolási ellipszis, pirossal a leszállóhely, kékkel pedig a Curiosity küldetésének tudományos célpontja).

Ezután következhet a mintaterületről készült űrfelvételek, illetve más típusú állományok megkeresése, kiválasztása és letöltése. Az elérhető marsi téradatok áttekintése a széles körben ismert Google Earth programmal is lehetséges, mivel újabb változataiban már a Hold és a Mars felszíne is tanulmányozható (továbbá az égbolt térképe is rendelkezésre áll). A különböző űrszondák optikai felvételeinek körvonalai a bal oldali rétegkezelőben kapcsolhatók be, eltérő színű poligonok formájában.

A Google Earth átváltása a Marsra, zölddel a Mars Express által készített űrfelvételek elhelyezkedése.

A poligonok középső ikonjára kattintva pedig az űrfelvétel legfontosabb tulajdonságai jelennek meg az állomány letöltési oldalának linkjével együtt, ahol annak nagyfelbontású változata található.

A Gale-kráter térsége a Google Earth programban, pirossal a Mars Reconnaissance Orbiter nagyfelbontású űrfelvételeinek körvonalai és az egyikhez tartozó információs oldal.

Egy másik lehetőség a NASA és az Amerikai Geológiai Szolgálat által működtetett web-alapú térkép használata, amelynek teljes tartalma le is tölthető egy kb. 18 GB méretű zip fájlformájában. Így akár a saját számítógépén is megnyithatja bárki a Mars teljes domborzati, geológiai vagy hőmérsékleti térképét, a különböző űrszondák optikai felvételeinek viszont csak kisfelbontású globális mozaikjai találhatók meg rajta.

Összetett keresés

Ha valaki egyszerre több marsi űrszonda különböző érzékelő-berendezéseinek adatait szeretné kiválasztani és letölteni, akkor leginkább a NASA-fejlesztésű Orbital Data Explorer alkalmazást célszerű használni (a Mars mellett a Holdra, a Merkúrra és a Vénuszra is működik). Ennek segítségével ugyanis felszíni elhelyezkedés, dátum, küldetés, műszer és további paraméterek alapján lehet keresést indítani több adatbázisban is. A találatok listája pedig a nagyfelbontású állományok letöltési oldalának linkjét is tartalmazza.

A Mars Orbiter Data Explorer kezelőfelülete.

Kameránként is van lehetőség térkép-alapú keresésre az Arizonai Egyetem weboldalán, ahol a különböző kamerák nagyfelbontású állományai saját webes térképeken keresztül érhetők el többféle fájlformátumban is.

Végül, a bolygókutató űrszondák által gyűjtött összes eredeti adat a NASA Planetary Data System (röviden PDS) szerverén is megtalálható, ám ezek letöltése és használata csak tapasztalt szakembereknek javasolt.

Nagyfelbontású űrfelvételek

A leglátványosabb marsi adatforrások az optikai kamerák részletes képei, amelyeket általában közvetlenül azok saját adatbázisaiból érdemes letölteni.

A legjobb minőségű felvételeket a Mars Reconnaissance Orbiter űrszonda HiRISE kamerája készíti a bolygó kiválasztott térségeiről, 25 cm/pixeles terepi felbontással (vagyis egy képpont 25 × 25 cm-es felszínrészletet ábrázol). Kulcsszavak alapján kereshető archívuma több mint 30 000 fotót tartalmaz szürkeárnyalatos és színes változatban, fontosabb tulajdonságaikkal illetve áttekintő térképpel egy felhasználóbarát kezelőfelületen. Ezen a képen például a Curiosity látható, néhány nappal leszállása után.

A speciális JPEG2000 formátumú raszteres állományok mérete jellemző módon 400–700 MB között változik, de akár 1 GB is lehet. Így ha letöltés után a HiRISE-felvételeket semmilyen programmal nem sikerülne megnyitni, akkor az erre kifejlesztett HiView szoftver jelenthet megoldást.

A HiRISE weboldalán továbbá piros-zöld szemüveggel nézve térhatású anaglif képek is elérhetők, valamint arra is van lehetőség, hogy lelkes érdeklődők fotózási célpontot javasoljanaka kamera számára, egy rövid indoklás elkészítésével.

A kisebb részletességű optikai kamerák közül a Mars Global Surveyor űrszonda MOC berendezésének képei 1,5–4,5 m/pixel, a 2001 Mars Odyssey űrszonda THEMIS érzékelőjénekképei 18 m/pixel, a Mars Express űrszonda HRSC műszerének képei 12,5 m/pixel, a Mars Reconnaissance Orbiter űrszonda Context Camera képei pedig 6 m/pixel felbontásúak.

Marsi keringőegységek optikai űrfelvételeinek összehasonlítása méret és részletesség alapján (a pixel-darabszámok a pirossal jelölt HiRISE-felvétel területére vonatkoznak).

3D

A Mars felszínét három dimenzióban megjelenítő digitális domborzatmodellek minősége is nagymértékben javult az utóbbi évtized során. Az első globális lefedettségű, lézeres magasságmérővel készült állomány részletessége csak kb. 300 méter volt, napjainkban viszont akár 1 m/pixel felbontású 3D ábrázolás is készíthető a felszínről.

2 × 1 km kiterjedésű marsi terület digitális domborzatmodelljeinek összehasonlítása (háromszoros függőleges torzítás): a – 300 m/pixel, b – 50 m/pixel, c – 1 m/pixel.

Ezt a pontosságot megfelelő HiRISE-képpárok kombinált (sztereografikus) feldolgozása teszi lehetővé, amelyek jelenleg még csak a bolygó 175 pontjáról érhetők el. Ezekről viszont az előállított domborzatmodell és egy HiRISE-felvétel összeillesztésével szinte fotorealisztikus marsi tájképek állíthatók elő.

A Gale-kráterben emelkedő Aeolis-hegy oldallejtőjének háromdimenziós látványa (1 m/pixel felbontású digitális domborzatmodell és HiRISE-felvétel összeillesztésével előállítva).

Elemzési lehetőségek

A mintaterületre vonatkozó adatok összegyűjtése után kerülhet sor azok integrálására, amihez gyakran van szükség konverziós és transzformációs műveletekre (leginkább a sokféle fájlformátum és az eltérő vetületi koordináta-rendszerek miatt). S ha ez is sikerült, akkor végre el lehet kezdeni a formakincs különböző módszerekkel történő vizsgálatát – a már említett térinformatikai szoftverek vagy akár a JMARS online alkalmazás használatával.

A Yellowknife Bay területet ábrázoló nagyfelbontású űrfelvétel alapján pontosabban értelmezhetők a Curiosity által végzett kőzetfúrások helyszínének geológiai viszonyai (a sárga pontok) a rover egymást követő pozícióit jelölik.

A Gale-kráter aljzatán húzódó sötét homokdűnék elemzése segíthet eldönteni, hogy a Curiosity milyen útvonalon haladjon át közöttük, s kezdje meg a felkapaszkodást az Aeolis-hegy oldallejtőjére (háromszoros függőleges torzítás).

A Curiosity eddigi útvonalához tartozó magassági szelvény.

Ha mindezek felkeltették az érdeklődését, válasszon magának egy olyan mintaterületet, amelyről több részletes adatforrás is rendelkezésre áll, s kezdjen hozzá saját kutatómunkájához a Mars felszínén!

A cikk eredetileg az Űrvilág hírportálon jelent meg, azt Dr. Sik András szerző engedélyével közöljük.