Können Radioteleskope diese Radiowellen analysieren, um zu wissen, was hinter einigen Zentimetern oder sogar Metern des Planetenuntergrunds liegt?
Radartechniken werden regelmäßig verwendet, um Objekte des Sonnensystems an den Standorten Goldstone und Arecibo zu untersuchen. Siehe https://en.m.wikipedia.org/wiki/Radar_astronomy
Ich bin kein Experte, aber laut dieser Quelle http://echo.jpl.nasa.gov/introduction.html können Radarabbildungstechniken verwendet werden, um dreidimensionale geologische Modelle von Asteroiden zu konstruieren und etwas über die Oberflächenzusammensetzung und -dichte zu sagen.
Radarsignale dringen in die Oberfläche ein und die Zusammensetzung und Dichte beeinflussen das reflektierte Signal. Unglücklicherweise beeinflussen auch die Volumenstruktur und die Rauheit der Oberfläche das reflektierte Signal, sodass es schwierig ist, die beiden zu entwirren.
Dieses Papier von Thompson et al. (2006) diskutiert, wie langwellig ( cm)-Radar kann die "physikalische Struktur und die dielektrischen Eigenschaften von planetaren Regolithen ... bis zu zehn Meter unter der Oberfläche" untersuchen. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2005JE002566/full
Natürlich hilft es, wenn Sie näher an das Ziel herankommen können, da das zurückgesendete Signal als Kehrwert der vierten Potenz der Entfernung skaliert. Das MARSIS-Instrument auf dem Mars-Express-Satelliten wurde speziell für die Verwendung von Bodenradar zur Untersuchung der unterirdischen Zusammensetzung des Mars entwickelt. https://en.m.wikipedia.org/wiki/MARSIS
Sie können, gemäß der sehr netten Antwort von @Rob Jeffries. Ich wollte nur etwas hinzufügen, allgemein über die Wellenlängen- / Frequenzabhängigkeit der Penetration und wie die Bildgebung durchgeführt wird.
Siehe den Wikipedia-Artikel über Bodenradar (GPR). https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ground-penetrating_radar . Bei einer Wellenlänge von 30 cm für nassen Ton und trockenen Sand dringen Sie etwa 3 Fuß bzw. 6 Fuß ein. Wenn Ihre Wellenlänge höher wird, dh niedrigere Frequenzen, werden Sie mehr durchdringen. Bei 100 MHz oder 3 m Wellenlänge dringen Sie etwa 20 bzw. 60 Fuß ein. Wenn Sie zu höheren Wellenlängen gehen, benötigen Sie größere Antennen und Ihre Auflösung nimmt ab.
Das MARSIS-Radar arbeitet mit Mittenfrequenzen von 1,8 bis 5 MHz und verwendet zwei 20-m-Antennen mit jeweils 5 Watt und einer Bandbreite von 1 MHz. Bei 2 MHz beträgt die Wellenlänge 150 m und durchdringt typischerweise mehr als die oben genannten Zahlen, und das Ziel war, bis zum Permafrost hinunterzugehen. Bei einer so hohen Wellenlänge lagen die gesuchten Strukturen im km-Maßstab.
Man kann bessere Auflösungen erzielen, und für die 2D- oder 3D-Objektkartierung, dh Bildgebung, wird dies mit einer Version des Radars mit synthetischer Apertur durchgeführt, im Wesentlichen einer Version der Tomographie. Es können auch echte Aperturen verwendet werden, aber Sie benötigen riesige Antennen. Siehe https://en.m.wikipedia.org/wiki/Radar_imaging. Wenn sich die Quelle oder das Objekt bewegt, misst es die Doppler-Änderung, um die Cross-Range-Auflösung zu verbessern (ja, schräg betrachtet), während die Entfernungsauflösung mit höheren Bandbreiten erfolgt (natürlich begrenzt bei niedrigeren Frequenzen). Sie führen mehrere Scans durch, um die Teile zusammenzufügen. Bodenradar wird dies für die beste Leistung tun. Sie werden dies auch für die Kartierung von Oberflächenmerkmalen tun. Beachten Sie, dass die synthetische Apertur durch Bewegung geformt wird, daher ist es großartig, nicht zu weit im Weltraum zu kreisen, da die Bewegungen ziemlich präzise sein können. Für terrestrische Radarteleskope wird die Bewegung des abgebildeten Objekts verwendet. Für bodengestütztes mobiles GPR muss es seine Flugbahn sorgfältig verfolgen.
Peterh