At forstå det nutidige Martiske klima giver os indsigt i dets tidligere klima, som igen giver en videnskabsbaseret kontekst til besvarelse af spørgsmål om muligheden for liv på det gamle Mars.
Vores forståelse af Mars 'klima i dag er pænt pakket som klimamodeller, som igen giver kraftig konsistenskontrol - og inspirationskilder - for klimamodellerne, der beskriver menneskeskabt global opvarmning her på Jorden.
Men hvordan kan vi finde ud af, hvad klimaet på Mars er i dag? En ny, koordineret observationskampagne til måling af ozon i den Martiske atmosfære giver os, den interesserede offentlighed, vores eget vindue til, hvor omhyggeligt - men alligevel spændende - det videnskabelige grynt arbejde kan være.
[/ Caption]
Marsatmosfæren har spillet en nøglerolle i udformningen af planetens historie og overflade. Iagttagelser af de vigtigste atmosfæriske komponenter er vigtige for udviklingen af nøjagtige modeller af det Martiske klima. Disse er igen nødvendige for bedre at forstå, om klimaforhold i fortiden muligvis har understøttet flydende vand, og for at optimere designet af fremtidige overfladebaserede aktiver på Mars.
Ozon er en vigtig sporing af fotokemiske processer i atmosfæren på Mars. Dens overflod, som kan afledes fra molekylets karakteristiske absorptionsspektroskopifunktioner i atmosfærens spektre, er indviklet forbundet med andre bestanddele, og det er en vigtig indikator for atmosfærisk kemi. For at teste forudsigelser ved aktuelle modeller af fotokemiske processer og generelle atmosfæriske cirkulationsmønstre kræves observationer af rumlige og tidsmæssige ozonvariationer.
Spektroskopien til undersøgelse af karakteristika ved Mars Atmosfæren (SPICAM) på Mars Express har målt ozonforekomster i den Martiske atmosfære siden 2003 og gradvist opbygget et globalt billede, når rumfartøjet kredser om planeten.
Disse målinger kan suppleres med jordbaserede observationer taget på forskellige tidspunkter og undersøge forskellige steder på Mars og derved udvide den rumlige og tidsmæssige dækning af SPICAM målingerne. For kvantitativt at forbinde de jordbaserede observationer med dem fra Mars Express, er der oprettet koordinerede kampagner for at opnå samtidige målinger.
Infrarød heterodynspektroskopi, såsom den leveret af Heterodyne-instrumentet til planetarisk vind og sammensætning (HIPWAC), giver den eneste direkte adgang til ozon på Mars med jordbaserede teleskoper; den meget høje spektrale opløsningsevne (større end 1 million) tillader, at Mars-ozon-spektrale funktioner løses, når de er Doppler, der forskydes fra ozonlinjer med jordbaseret oprindelse.
En koordineret kampagne til måling af ozon i Mars-atmosfæren ved hjælp af SPICAM og HIPWAC har været i gang siden 2006. Det seneste element i denne kampagne var en række jordbaserede observationer ved hjælp af HIPWAC på NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) på Mauna Kea på Hawai'i. Disse blev opnået mellem 8. og 11. december 2009 af et team af astronomer ledet af Kelly Fast fra Planetary Systems Laboratory, ved NASA's Goddard Space Flight Center (GSFC), i USA.
Om billedet:
HIPWAC-spektret af Mars 'atmosfære over en placering på Mars-breddegrad 40 ° N; erhvervet den 11. december 2009 under en observationskampagne med IRTF 3 m-teleskopet i Hawai’i. Dette ubearbejdede spektrum viser træk ved ozon og kuldioxid fra Mars samt ozon i jordens atmosfære, gennem hvilken observationen blev foretaget. Forarbejdningsteknikker modellerer og fjerner det jordiske bidrag fra spektret og bestemmer mængden af ozon ved denne nordlige position på Mars.
Observationer var blevet koordineret på forhånd med Mars Express videnskabsoperationsteam for at sikre overlapning med ozonmålinger foretaget i samme periode med SPICAM.
Hovedmålet med kampagnen i december 2009 var at bekræfte, at observationer foretaget med SPICAM (som måler det brede ozonabsorptionsspektre, der er centreret omkring 250 nm) og HIPWAC (som detekterer og måler ozonabsorptionsfunktioner ved 9,7 μm), henter den samme samlede ozon til trods for at de udføres i to forskellige dele af det elektromagnetiske spektrum og har forskellige følsomheder over for ozonprofilen. En lignende kampagne i 2008 havde stort set valideret konsistensen af de ozonmåleresultater, der blev opnået med SPICAM og HIPWAC-instrumentet.
Vejrforholdene og udsigten var meget god på IRTF-stedet under kampagnen i december 2009, hvilket gjorde det muligt at opnå spektre af god kvalitet med HIPWAC-instrumentet.
Kelly og hendes kolleger indsamlede ozonmålinger til en række placeringer på Mars, både på planetens nordlige og sydlige halvkugle. I løbet af denne fire-dages kampagne var SPICAM-observationer begrænset til den nordlige halvkugle. Flere HIPWAC-målinger var samtidig med observationer fra SPICAM, hvilket muliggjorde en direkte sammenligning. Andre HIPWAC-målinger blev foretaget tæt på tid til SPICAM-orbitale passeringer, der fandt sted uden for de jordbaserede teleskopobservationer og vil også blive brugt til sammenligning.
Holdet udførte også målinger af ozonforekomsten over Syrtis Major-regionen, hvilket vil hjælpe med at begrænse fotokemiske modeller i denne region.
Analyse af dataene fra denne nylige kampagne er i gang med en anden opfølgningskampagne med koordinerede HIPWAC- og SPICAM-observationer, der allerede er planlagt til marts i år.
At placere dataene fra disse to instrumenter kompatible på en fast base vil understøtte at kombinere de jordbaserede infrarøde målinger med SPICAM ultraviolette målinger ved test af de fotokemiske modeller af den Martiske atmosfære. Den udvidede dækning, der opnås ved at kombinere disse datasæt, hjælper med til mere nøjagtigt at teste forudsigelser efter atmosfæriske modeller.
Det vil også kvantitativt forbinde SPICAM-observationer til målinger på længere sigt, der er foretaget med HIPWAC-instrumentet og dets forgænger IRHS (det infrarøde Heterodyne-spektrometer), der går tilbage til 1988. Dette vil understøtte studiet af den langsigtede opførsel af ozon og tilknyttet kemi i Mars 'atmosfære på en tidsplan, der er længere end de nuværende missioner til Mars.
Kilder: ESA, et papir, der blev offentliggjort i 15. september 2009-udgaven af Icarus
