Őrszondák és adatforrások
Az őrszondák egyik típusa a keringıegység (orbiter), amely sikeres pályára állás után megkezdi a globális térképezést és rendszerszerő adatgyőjtést.
Ennek elvei, módszerei megegyeznek a Föld esetében megszokott mőholdas távérzékelési eljárásokkal. Leggyakrabban alkalmazott érzékelıeszközeik az optikai színképtartományban mőködı kamerák, a felszín anyagi összetételét meghatározni képes spektrométerek, valamint a domborzatmodellek elıállí-tására felhasználható berendezések (1. táblázat).
1. táblázat Marsi keringıegységek és fontosabb érzékelıeszközeik Küldetés elnevezése
és idıtartama
Érzékelıeszköz rövid elnevezése
Érzékelıeszköz fel-használása
Érzékelıeszköz térbeli felbontása Mars Global
Surveyor (MGS) 1996-2006
MOC optikai kamera 1,5 m/pixel
TES spektrométer kb. 3000 m/pixel
MOLA DTM-készítés (lézeres
magasságmérı) kb. 300 m/pixel 2001 Mars Odyssey
(MO) 2001 - jelen
THEMIS VIS optikai kamera 18 m/pixel
THEMIS IR spektrométer 100 m/pixel
Mars Express (MEX) 2003 - jelen
HRSC optikai kamera 12,5 m/pixel
OMEGA spektrométer kb. 300 m/pixel
HRSC sztereo DTM-készítés kb. 50 m/pixel Mars Reconnaissance
Orbiter (MRO) 2005 - jelen
HiRISE optikai kamera 0,25 m/pixel
CRISM spektrométer 18 m/pixel
HiRISE sztereo DTM-készítés kb. 1 m/pixel
(Az őrszondák másik alaptípusa a leszállóegység (lander), amelynek célba juttatása kockázatosabb feladat, de ha sikeres a landolás, nagyon rész-letes méréseket s akár közvetlen terepi vizsgálatokat is végezhet – ám nem igazán reprezentatív jelleggel, csak a leszállóhely szők környezetében.)
A vörös bolygóról győjtött adatok nyilvános archívumokban érhetık el, jelenleg már interneten keresztül (2. táblázat), így megfelelı módszertani felkészültséggel tulajdonképpen bárki hozzákezdhet a Mars vizsgálatához.
2. táblázat Marsi keringıegységek fontosabb érzékelıeszközeinek internetes adatbázisai
Érzékelıeszköz Internet-cím
MGS MOC http://www.msss.com/mgs/moc MGS TES http://tes.asu.edu
MGS MOLA http://geo.pds.nasa.gov/missions/mgs/megdr.html MO THEMIS http://themis.asu.edu
MEX HRSC http://www.rssd.esa.int/index.php?project=PSA&page=mexIndex MEX OMEGA http://www.rssd.esa.int/index.php?project=PSA&page=mexIndex MRO HiRISE http://hirise.lpl.arizona.edu
MRO CRISM http://crism.jhuapl.edu
Adatintegráció
Az 1. táblázatban szereplı érzékelıeszközök által győjtött különbözı adatok pontossága, térbeli vonatkoztatási rendszere, térképi vetülete és feldolgozottsági szintje jelentıs mértékben eltérhet egymástól, ezért a marsi térinformatikának is hangsúlyos részét jelenti a felhasználni tervezett állo-mányok egységes vonatkoztatási rendszerbe konvertálása.
Szerencsére az elmúlt néhány évben egységesítési folyamat indult meg a különbözı adatbázisok között, aminek eredményeként kezdenek meg-szilárdulni a Mars-kutatás GIS-standardjai (3. táblázat).
3. táblázat A marsi térinformatika leggyakrabban alkalmazott vonatkoztatási standardjai
Standard Elnevezés / Érték
Ellipszoid IAU2000-definíció szerint (SEIDELMANN, P. K. et al. (2002)) Egyenlítıi sugár 3396,19 km
Poláris sugár 3376,2 km
Szélességi fok-mérés planetocentrikus (SIK, A. – KERESZTURI, Á. (2006)) Hosszúsági fok-mérés kelet felé 0°-360° között
Globális térkép-vetület ekvirektanguláris gömb (egyenlı sugarak, központi λ = 0°) Nem globális térkép-vetület szinuszoidális vagy poláris sztereografikus
Raszter-formátum GEO-JPEG2000 (+ Planetary Data System label-file)
A marsi őrfelvételek térinformatikai feldolgozását az elmúlt évek során több speciális célszoftverrel, valamint kereskedelmi forgalomban kapható GIS-szoftvertermékekkel (ERDAS Imagine, ESRI ArcGIS 9.x, ESRI ArcView 3.3, Idrisi, Surfer) egyaránt megpróbáltam elvégezni, s eközben számos olyan problémával szembesültem, amelyek hasonló földi adatok kezelésénél és interpretációjánál jellemzı módon nem merülnek fel.
Mindezek alapján kialakítottam egy olyan térinformatikai munkafo-lyamatot, amely a sok esetben lépésenként különbözı célszoftverek haszná-lata nélkül valósítja meg a Mars-kutató őrszondák felvételeinek illetve méré-si eredményeinek integrált kezelését, valamint interpretációját.
Tapasztalataim szerint az ArcGIS Desktop 9.3 szoftvercsomag kínál a legtöbb szempontból ideális megoldást, többek között mert megtalálhatók benne a Naprendszer égitestjeinek IAU2000-definíció szerinti vetületi rend-szerei, megfelelıen kezeli a nagymérető, GEO-JPEG2000 formátumú rasz-ter-állományokat, lehetıvé teszi az őrfelvételek domborzatmodellekkel kombinált háromdimenziós megjelenítését, s gördülékenyen együttmőködik a spektrométer-adatok elemzésére kifejlesztett ENVI-szoftverrel is.
Megemlítendı, hogy a Google Earth szoftverrel (az 5.0-ás verziótól kezdve) a Föld mellett a Mars és a Hold felszíne, valamint a világőr is „be-járható” – ám ez GIS-elemzı funkciókat nem tartalmaz (1. ábra).
1. ábra A Mars látványa a Google Earth szoftverben (5.0-ás verzió)
Így a marsi térinformatikai vizsgálatok kezdılépéseként, illetve az elemzési helyszínek áttekintése céljából célszerő lehet összeállítani egy globális adat-bázist (2. ábra).
2. ábra Globális marsi adatok ArcGIS-ben (bal: magassági színezés, jobb: albedo-térkép)
Optikai felvételek
A formakincs tanulmányozásához a látható hullámhossz-tartományban győj-tött adatok a legfontosabbak (KERESZTURI, Á. – SIK, A. et al. 2010). Ezek közül a HRSC-adatok jól használhatók áttekintı felvételként (3. ábra), a nagyfelbontású MOC- illetve HiRISE-képek interpretációja során (4. ábra).
3. ábra Az Euripus-hegy térségének áttekintı felvétele és a nagyfelbontású képek helyzete
4. ábra A 0,25 m/pixel terepi felbontású PSP_003639_1345 HiRISE-felvétel kivágata
Domborzatmodellek
A részletes morfometriai elemzéshez persze domborzati információkra is szükség van (SIK, A. 2004). A MOLA-adatok globálisan egységes topográfiai adatforrást jelentenek (5. ábra), amire az őrfelvételek ráfeszíthetık, s így akár valódi háromdimenziós perspektívában is vizsgálhatók (6. ábra).
5. ábra Az Euripus-hegy magassági színezéssel ábrázolt domborzatmodellje és szintvonalai
6. ábra Az Euripus-hegy háromdimenziós látványa, az optikai felvételek ráfeszítésével
A lézeres magasságmérés útján elıállított MOLA-domborzatmodell térbeli felbontása azonban több nagyságrenddel elmarad az optikai felvételek pontosságától. Részben emiatt az utóbbi években más módszerrel is meg-kezdıdött a marsi topográfiai adatok elıállítása: nagyfelbontású képek szte-reo-feldolgozásával, ami jelentıs elırelépést hozott (7. ábra).
Ám ezek nem tekinthetık globálisan egységes adatforrásnak, s elké-szítésük rendkívül idıigényes, ezért jelenleg még csak a bolygó néhány kivá-lasztott területérıl állnak rendelkezésre – elsısorban azokról a helyekrıl, ahol valamilyen különösen izgalmas jelenség tanulmányozható (8. ábra).
7. ábra Domborzatmodellek fejlıdése – a) MOLA, kb. 300 m/pixel; b) HiRISE, kb. 1 m/pixel
8. ábra A Russell kráter dőnemezıjén képzıdött lefolyás-szerő mintázat háromdimenziós látványa (HiRISE-őrfelvétel és HiRISE-domborzatmodell integrálásával)
További lehetıségek
A marsi keringıegységek által győjtött adatok feldolgozásával a formakincs elemzése mellett más jellegő kutatások is végezhetık, többek között a felszín anyagi összetételének meghatározása (LÁDAI, A. D. et al. 2005), a légkörben zajló energiatranszport- és áramlási folyamatok nyomon követése, vagy akár a bolygó múltbeli illetve jelenlegi lakhatóságának, életfeltételeinek modelle-zése is (SZATHMÁRY,E.–SIK,A. et al. 2007).
Ám mindezek alapját a rendelkezésre álló adatforrások jellemzıinek pontos ismerete, megfelelı eljárásokkal történı feldolgozása, s természete-sen a Föld és a Mars természeti viszonyaiban mutatkozó eltérések körülte-kintı figyelembe vétele jelenti.
Éppen ezért a térinformatika módszertana a vörös bolygó megismeré-sében is hatékonyan alkalmazható, s egyúttal látványosan bizonyítja, hogy napjainkban már nem csak saját otthonunk, hanem egy másik égitest is lehet izgalmas földtudományi vizsgálatok célpontja.
Irodalomjegyzék
HARGITAI,H.–CSÁSZÁR,G.–BÉRCZI,SZ.–KERESZTURI,Á.(2008): Földön kívüli égitestek geológiai és rétegtani tagolása és nevezéktana. Földtani Közlöny, 138/4., pp.
323–338
KERESZTURI,Á.–SIK,A.et al. (2010): Indications of brine related local seepage phenomena on the northern hemisphere of Mars. Icarus, 207., pp. 149-164.
LÁDAI,A.D. et al. (2005): A Mars felszínének kızettani vizsgálata hiperspektrális felvéte-lek alapján. Geodézia és Kartográfia, LVII/7., pp. 14-18.
SEIDELMANN, P. K. et al. (2002): Report of the IAU/IAG Working Group on cartographic coordinates and rotational elements of the planets and satellites: 2000. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy, 82/1., pp. 83-111.
SIK, A. (2004): Periglaciális törmeléklejtık vizsgálata digitális domborzatmodellek alapján – a Marson. Magyar Földrajzi Konferencia 2004, Szeged.
SIK, A. – KERESZTURI, Á. – HARGITAI, H. (2005): A víz és a jég szerepe a Mars felszínfej-lıdésében. Földrajzi Közlemények, CXXIX (LIV)/3-4., pp. 159-176.
SIK, A. – KERESZTURI, Á. (2006): A Mars felszínalaktani vizsgálata őrfelvételek alapján.
Geodézia és Kartográfia, LVIII/9., pp. 12-20.
SZATHMÁRY, E.– SIK, A. et al. (2007): Life in the dark dune spots of Mars: a testable hypothesis. In: PUDRITZ,R.–HIGGS,P.–STONE,J.(szerk.): Planetary Systems and the Origins of Life. Cambridge Astrobiology Series, Cambridge University Press, Cambridge, pp. 241-262.