Tänapäevase Marsi kliima mõistmine annab meile ülevaate tema minevikukliimast, mis omakorda pakub teaduspõhist konteksti küsimustele vastamiseks iidse Marsi elu võimalikkuse kohta.
Meie arusaam Marsi kliimast on tänapäeval kenasti pakitud kui kliimamudelid, mis omakorda pakuvad tõhusat kooskõlakontrolli - ja inspiratsiooniallikaid - kliimamudelitele, mis kirjeldavad inimtekkelisi globaalset soojenemist siin Maa peal.
Kuid kuidas saaksime teada saada, milline on kliima Marsil tänapäeval? Uus, koordineeritud vaatluskampaania osooni mõõtmiseks Marsi atmosfääris annab meile, huvitatud avalikkusele, omaenda akna, kuidas vaevarikas - ja samas põnev - teaduslik mütsitöö võib olla.
[/ pealdis]
Marsi atmosfäär on mänginud võtmerolli planeedi ajaloo ja pinna kujundamisel. Atmosfääri põhikomponentide vaatlused on olulised Marsi kliima täpsete mudelite väljatöötamiseks. Neid on omakorda vaja selleks, et paremini mõista, kas kliimatingimused võisid minevikus vedelat vett toetada, ja selleks, et optimeerida tulevaste Maapinnal asuvate maavarade kujundamist.
Osoon on oluline atmosfääri fotokeemiliste protsesside jälgija. Selle arvukus, mille saab tuletada molekuli iseloomulikest absorptsioonispektroskoopia omadustest atmosfääri spektrites, on tihedalt seotud teiste koostisosade omaga ja see on oluline atmosfääri keemia näitaja. Prognooside testimiseks fotokeemiliste protsesside praeguste mudelite ja atmosfääri üldise ringluse mustrite järgi on vaja jälgida osooni ruumilisi ja ajalisi muutusi.
Mars Expressi mõõteriista (SPICAM) instrumendi spektroskoopia Marssi atmosfääris on osooni sisalduse mõõtmist Marsi atmosfääris alates 2003. aastast, luues järk-järgult globaalse pildi, kui kosmoseaparaat tiirleb planeedil.
Neid mõõtmisi saab täiendada erinevatel aegadel tehtavate maapealsete vaatlustega ja erinevate Marsi saitide uurimisega, laiendades sellega SPICAMi mõõtmiste ruumilist ja ajalist katvust. Maapealsete vaatluste kvantitatiivseks sidumiseks Mars Expressi vaatlustega luuakse samaaegsete mõõtmiste saamiseks kooskõlastatud kampaaniad.
Infrapuna-heterodüün-spektroskoopia, näiteks Heterodüünide planeedi tuule ja kompositsiooni instrumendi (HIPWAC) pakutav, võimaldab Maapinnal asuvate teleskoopide abil ainukest otsest juurdepääsu osoonile Marsil; väga suur spektraalne lahutusvõime (üle 1 miljoni) võimaldab lahendada Marsi osooni spektri tunnusjooned, kui need on Doppleri abil nihutatud maapealse päritoluga osoonijoontest eemale.
Alates 2006. aastast on kestnud kooskõlastatud kampaania osooni osooni mõõtmiseks Marsi atmosfääris, kasutades SPICAM-i ja HIPWAC-i. Selle kampaania viimane element oli HIPWAC-i kasutavate maapealsete vaatluste seeria NASA infrapunase teleskoobiga (IRTF) Mauna Kea Hawai'is. Need saadi 8. – 11. Detsembril 2009 USA-s NASA Goddardi kosmoselennukeskuses (GSFC) asuvast planeedisüsteemide laborist pärit Kelly Fasti juhitud astronoomide meeskonnalt.
Pilt:
Marsi atmosfääri HIPWAC spekter Marsi laiuskraadil 40 ° N; omandatud 11. detsembril 2009 vaatluskampaania ajal IRTF 3 m teleskoobiga Hawaiil. Sellel töötlemata spektril on nii Marsist pärit osooni ja süsinikdioksiidi kui ka osooni omadused Maa atmosfääris, mille kaudu vaatlus tehti. Töötlemismeetodid modelleerivad ja eemaldavad spektrist maapealse panuse ning määravad osooni koguse sellel Marsi põhjapoolsel positsioonil.
Vaatlused olid eelnevalt kooskõlastatud Mars Expressi teadusoperatsioonide meeskonnaga, et tagada kattumine SPICAMiga samal perioodil tehtud osoonimõõtmistega.
2009. aasta detsembri kampaania peamine eesmärk oli kinnitada, et SPICAMiga (mis mõõdab laia osooni neeldumisspektrit, mille keskpunkt on umbes 250 nm) ja HIPWAC (mis tuvastab ja mõõdab osooni neeldumisomadusi lainepikkusel 9,7 μm) tehtud vaatlustega saadakse sama osooni koguhulk. vaatamata sellele, et seda teostatakse elektromagnetilise spektri kahes erinevas osas ja millel on osooniprofiili suhtes erinev tundlikkus. Sarnane 2008. aasta kampaania kinnitas suuresti SPICAMi ja HIPWAC-i abil saadud osooni mõõtmise tulemuste järjepidevust.
2009. aasta detsembri kampaania ajal olid ilmastikuolud ja nägemine IRTF-i saidil väga head, mis võimaldas HIPWAC-instrumendiga saada kvaliteetseid spektreid.
Kelly ja tema kolleegid kogusid osooni mõõtmisi mitmel Marsil asuval alal, nii planeedi põhja- kui ka lõunapoolkeral. Selle neljapäevase kampaania ajal piirdusid SPICAMi vaatlused põhjapoolkeraga. Mitmed HIPWAC mõõtmised toimusid SPICAMi vaatlustega samaaegselt, võimaldades otsest võrdlust. Muud HIPWAC-mõõtmised tehti õigel ajal SPICAM-i orbitaalkäikudele, mis toimusid väljaspool maapealse teleskoobi vaatlusi ja mida kasutatakse ka võrdluseks.
Samuti mõõtis meeskond Syrtis Majori piirkonna osooni arvukust, mis aitab selles piirkonnas fotokeemilisi mudeleid piirata.
Selle hiljutise kampaania andmete analüüs jätkub. Järgmise kooskõlastatud HIPWAC- ja SPICAM-vaatluste järelkampaania on kavandatud juba selle aasta märtsis.
Nende kahe seadme andmete ühilduvuse kindlustamine kindlale alusele toetab maapealsete infrapuna mõõtmiste ja SPICAM ultraviolettkiirguse mõõtmiste ühendamist Marsi atmosfääri fotokeemiliste mudelite testimisel. Nende andmekogumite ühendamisel saadud laiendatud katvus aitab atmosfäärimudelite prognoose täpsemini testida.
Samuti seob see SPICAMi vaatlused kvantitatiivselt pikaajaliste mõõtmistega, mis on tehtud HIPWAC-i instrumendi ja selle eelkäija IRHS-i (infrapuna-heterodüünspektromeetri) abil, mis ulatub tagasi 1988. aastasse. See toetab osooni ja sellega seotud keemia pikaajalise käitumise uurimist. Marsi atmosfääris pikema aja jooksul kui praegused missioonid Marsile.
Allikad: ESA, 15. septembri 2009. aasta väljaandes Icarus avaldatud paber
