Nykyisen Marsin ilmaston ymmärtäminen antaa meille käsityksen sen menneisyyden ilmastosta, joka puolestaan tarjoaa tieteelliseen kontekstiin vastaamisen kysymyksiin antiikin Marsin elämämahdollisuuksista.
Nykyinen käsityksemme Marsin ilmastosta on pakattu siististi ilmastomalleiksi, jotka puolestaan tarjoavat tehokkaita johdonmukaisuuden tarkistuksia - ja inspiraation lähteitä - ilmastomalleille, jotka kuvaavat ihmisen toiminnan aiheuttamaa ilmaston lämpenemistä täällä maan päällä.
Mutta kuinka voimme selvittää, mikä on Marsin ilmasto tänään? Uusi, koordinoitu tarkkailukampanja otsonin mittaamiseksi Marsin ilmakehässä antaa meille, kiinnostuneelle yleisölle, oman ikkunan siitä, kuinka ahkera - silti jännittävä - tieteellinen virkatyö voi olla.
[/ Kuvateksti]
Marsilainen ilmapiiri on ollut avainasemassa planeetan historian ja pinnan muotoilussa. Ilmakehän keskeisten komponenttien havainnot ovat välttämättömiä Marsin ilmaston tarkkojen mallien kehittämiselle. Niitä puolestaan tarvitaan ymmärtämään paremmin, ovatko aikaisemmat ilmasto-olot tukeneet nestemäistä vettä, ja tulevien pintapohjaisten omaisuuserien suunnittelun optimoimiseksi Marsissa.
Otsoni on tärkeä Marsin ilmakehän valokemiallisten prosessien jäljittäjä. Sen runsaus, joka voidaan johtaa molekyylin ominaisabsorptiospektroskopian ominaisuuksista ilmakehän spektrissä, liittyy tiiviisti muiden aineosien määrään ja se on tärkeä ilmakehän kemiaindikaattori. Ennusteiden testaamiseksi nykyisillä fotokemiallisten prosessien malleilla ja ilmakehän yleisillä kiertokuvioilla on tarkkailtava otsonin tilan ja ajan muutoksia.
Mars Expressin ilmakehän tunnusmerkkien tutkimiseen tarkoitettu spektroskopia (SPICAM) on mitannut Marsin ilmakehän otsonipitoisuuksia vuodesta 2003 lähtien, rakentamalla vähitellen globaalin kuvan, kun avaruusalus kiertää planeettaa.
Näitä mittauksia voidaan täydentää eri aikoina tehdyillä maalla suoritetuilla havainnoinneilla ja eri paikkojen mittaamisella Marsilla, mikä laajentaa SPICAM-mittausten alueellista ja ajallista kattavuutta. Maanpohjaisten havaintojen kvantitatiiviseksi linkittämiseksi Mars Expressin havaintoihin perustetaan koordinoituja kampanjoita samanaikaisten mittausten saamiseksi.
Infrapuna-heterodyne-spektroskopia, kuten sellainen, jonka tarjoaa HIPWAC (Heterodyne Instrument for Planetary Wind and Composition), tarjoaa ainoan suoran pääsyn otsoniin Marsissa maanpäällisillä kaukoputkilla; erittäin korkea spektrinen erotuskyky (yli miljoona) mahdollistaa Marsin otsonin spektrin piirteiden ratkaisemisen, kun ne ovat Doppleria siirrettyinä pois maasta peräisin olevista otsonilinjoista.
Koordinoitu kampanja otsonin mittaamiseksi Marsin ilmakehässä SPICAM: n ja HIPWAC: n avulla on jatkunut vuodesta 2006. Tämän kampanjan viimeisin osa oli HIPWAC-järjestelmää käyttävien maaperäisten havaintojen sarja NASA: n infrapunateleskooppilaitteessa (IRTF). Mauna Kea Havaijilla. Ne hankittiin 8. – 11. Joulukuuta 2009 Kelly Fastin johtamalla tähtitieteilijöiden ryhmällä Planetary Systems -laboratoriosta NASA: n Goddardin avaruuslentokeskukseen (GSFC) Yhdysvalloissa.
Tietoja kuvasta:
Marsin ilmakehän HIPWAC-spektri Marsin leveyspiirillä 40 ° N; hankittu 11. joulukuuta 2009 havainnointikampanjan aikana IRTF 3 m-teleskoopilla Havaijissa. Tämä käsittelemätön spektri näyttää Marsista tulevan otsonin ja hiilidioksidin ominaisuudet, samoin kuin otsonin maapallon ilmakehässä, jonka kautta havainto tehtiin. Prosessitekniikat mallinntavat ja poistavat maanpäällisen panoksen spektristä ja määrittävät otsonin määrän tällä pohjoisella sijainnilla Marsissa.
Havainnot oli sovittu etukäteen Mars Expressin tiedeoperaatioon, jotta päällekkäisyys taataan otsonimittausten kanssa, jotka tehtiin samalla ajanjaksolla SPICAMin kanssa.
Joulukuun 2009 kampanjan päätavoite oli vahvistaa, että SPICAMilla (joka mittaa laajan otsonin absorptiospektrin ominaisuuden, jonka keskipiste on noin 250 nm) ja HIPWAC: lla (joka havaitsee ja mittaa otsonin imeytymisominaisuudet 9,7 μm: llä) saadaan sama otsonin kokonaismäärä. laajuudet huolimatta siitä, että niitä suoritetaan kahdessa eri osassa sähkömagneettista spektriä ja joilla on erilaiset herkkyydet otsoniprofiilille. Samanlainen kampanja vuonna 2008 oli suurelta osin validoinut SPICAMin ja HIPWAC-instrumentin avulla saatujen otsonimittaustulosten yhdenmukaisuuden.
Sääolosuhteet ja näkyvyys olivat erittäin hyviä IRTF-sivustolla joulukuun 2009 kampanjan aikana, mikä mahdollisti laadukkaiden spektrien saamisen HIPWAC-instrumentilla.
Kelly ja hänen kollegansa keräsivät otsonimittauksia useissa paikoissa Marsilla, sekä planeetan pohjoisella että eteläisella pallonpuoliskolla. Neljän päivän kampanjan aikana SPICAM-havainnot rajoittuivat pohjoiseen pallonpuoliskkeeseen. Useat HIPWAC-mittaukset olivat samanaikaisia SPICAM: n havaintojen kanssa, mikä mahdollisti suoran vertailun. Muut HIPWAC-mittaukset tehtiin lähellä ajoissa SPICAM-kiertoradalla tapahtuvia kulkuja, jotka tapahtuivat maanpäällisen kaukoputken havaintojen ulkopuolella ja joita käytetään myös vertailuun.
Ryhmä myös mittasi otsonin määrää Syrtis Major -alueella, mikä auttaa rajoittamaan fotokemiallisia malleja tällä alueella.
Tämän äskettäisen kampanjan tietojen analysointi on käynnissä, ja toinen seurantakampanja koordinoiduista HIPWAC- ja SPICAM-havainnoista on jo suunniteltu tämän vuoden maaliskuussa.
Näiden kahden instrumentin tietojen yhteensopivuuden asettaminen tiukalle pohjalle tukee maapallon infrapunamittausten yhdistämistä SPICAM-ultraviolettimittauksiin Marsin ilmakehän valokemiallisten mallien testaamisessa. Laajennettu kattavuus, joka saadaan yhdistämällä nämä tietojoukot, auttaa tarkistamaan ilmakehän mallien ennusteet tarkemmin.
Se yhdistää myös kvantitatiivisesti SPICAM-havainnot HIPWAC-instrumentin ja sen edeltäjän IRHS: n (Infrared Heterodyne Spektrometr), joka tehtiin vuodelta 1988, kanssa tehtyihin pitkäaikaisiin mittauksiin. Tämä tukee otsonin ja siihen liittyvän kemian pitkäaikaisen käyttäytymisen tutkimusta. Marsin ilmakehässä pidemmällä aikavälillä kuin nykyiset Marsiin tehtävät.
Lähteet: ESA, lehti julkaistiin 15. syyskuuta 2009 ilmestyneessä Icarus-lehdessä
