Razumevanje današnjega marsovskega podnebja nam daje vpogled v njegovo preteklo podnebje, kar posledično ponuja znanstveno utemeljen kontekst za odgovore na vprašanja o možnosti življenja na starodavnem Marsu.
Naše razumevanje podnebja Marsa je lepo urejeno kot podnebni modeli, ki omogočajo močne preglede doslednosti - in vire navdiha - za podnebne modele, ki opisujejo antropogeno globalno segrevanje tukaj na Zemlji.
Toda kako lahko danes ugotovimo, kakšno je podnebje na Marsu? Nova, usklajena opazovalna akcija za merjenje ozona v marsovskem ozračju nam, zainteresirani javnosti, ponuja lastno okno o tem, kako zelo naporno je - vendar vznemirljivo - lahko delo znanstvenega žvrgolenja.
[/ napis]
Marsovsko ozračje je igralo ključno vlogo pri oblikovanju zgodovine in površja planeta. Opazovanja ključnih atmosferskih komponent so bistvenega pomena za razvoj natančnih modelov marsovskega podnebja. Ti pa so potrebni za boljše razumevanje, ali so podnebne razmere v preteklosti morda podpirale tekočo vodo in za optimizacijo zasnove prihodnjih površinskih sredstev na Marsu.
Ozon je pomemben sledilnik fotokemičnih procesov v atmosferi Marsa. Njegova številčnost, ki jo lahko dobimo z značilnostmi molekularne absorpcijske spektroskopije v spektrih atmosfere, je tesno povezana s količino drugih sestavin in je pomemben pokazatelj atmosferske kemije. Za preskušanje napovedi trenutnih modelov fotokemičnih procesov in splošnih vzorcev kroženja atmosfere je potrebno opazovanje prostorskih in časovnih sprememb ozona.
Instrument Spektroskopija za raziskovanje značilnosti atmosfere Marsa (SPICAM) na Mars Expressu od leta 2003 meri številčnost ozona v Marsovskem ozračju in postopoma oblikuje globalno sliko, ko vesoljsko plovilo kroži po planetu.
Te meritve lahko dopolnimo z opazovanji na tleh v različnih obdobjih in sondiranjem različnih krajev na Marsu in s tem razširimo prostorsko in časovno pokritost meritev SPICAM. Za kvantitativno povezavo zemeljskih opazovanj s tistimi, ki jih izvaja Mars Express, se vzpostavijo usklajene kampanje za pridobitev sočasnih meritev.
Infrardeča heterodinska spektroskopija, kakršna zagotavlja Heterodinski instrument za planetarni veter in sestavo (HIPWAC), omogoča edini neposreden dostop do ozona na Marsu s prizemnimi teleskopi; zelo visoka spektralna ločitvena moč (večja od 1 milijona) omogoča marsovskim ozonskim spektralnim značilnostim razrešitev, ko se Doppler odmakne od ozonskih linij kopenskega izvora.
Usklajena kampanja za merjenje ozona v atmosferi Marsa s pomočjo SPICAM-a in HIPWAC-a poteka od leta 2006. Zadnji element te kampanje je bil niz zemeljskih opazovanj z uporabo HIPWAC-a na Nasinem infrardečem teleskopskem objektu (IRTF) na Mauna Kea na Havajih. Te je med 8. in 11. decembrom 2009 pridobila skupina astronomov pod vodstvom Kelly Fast iz laboratorija za planetarne sisteme v Nasinem vesoljskem centru za vesoljske polete Goddard (GSFC) v ZDA.
O sliki:
HIPWAC-ov spekter Marsove atmosfere na lokaciji na marsovski širini 40 ° S; pridobljeno 11. decembra 2009 med opazovalno kampanjo s 3 m teleskopom IRTF na Havajih. Ta nepredelani spekter prikazuje značilnosti ozona in ogljikovega dioksida z Marsa ter ozona v Zemljini atmosferi, skozi katerega je bilo opravljeno opazovanje. Tehnike obdelave bodo modelirale in odstranile prizemni prispevek iz spektra in določile količino ozona na tej severni legi na Marsu.
Opazovanja so bila vnaprej usklajena z ekipo za znanstvene operacije Mars Express, da bi zagotovili prekrivanje meritev ozona, opravljenih v istem obdobju s sistemom SPICAM.
Glavni cilj kampanje decembra 2009 je bil potrditi, da opažanja s sistemom SPICAM (ki meri širok spekter absorpcije ozona, osredotočen na približno 250 nm) in HIPWAC (ki zazna in meri značilnosti absorpcije ozona na 9,7 µm) pridobijo isti skupni ozon številčnost, čeprav se izvaja na dveh različnih delih elektromagnetnega spektra in ima različne občutljivosti na ozonski profil. Podobna akcija leta 2008 je v veliki meri potrdila skladnost rezultatov meritev ozona, dobljenih s sistemom SPICAM in instrumentom HIPWAC.
Vremenske razmere in videnje so bili v kampanji decembra 2009 na mestu IRTF zelo dobri, kar je omogočilo pridobivanje kakovostnih spektrov z instrumentom HIPWAC.
Kelly in njeni kolegi so zbrali meritve ozona na številnih lokacijah na Marsu, tako na severni kot na južni polobli planeta. Med to štiridnevno kampanjo so bila opažanja SPICAM omejena na severno poloblo. Več meritev HIPWAC je bilo sočasno z opazovanji SPICAM, kar je omogočilo neposredno primerjavo. Ostale meritve HIPWAC so bile pravočasno izvedene blizu orbitalnih prehodov SPICAM, ki so se zgodili zunaj zemeljskih opazovanj teleskopa in bodo uporabljene tudi za primerjavo.
Skupina je opravila tudi meritve številčnosti ozona nad regijo Syrtis Major, kar bo pomagalo omejiti fotokemične modele v tej regiji.
Analiza podatkov iz te nedavne kampanje še poteka, z novo kampanjo za usklajena opazovanja HIPWAC in SPICAM pa je že načrtovana marca letos.
Dajanje združljivosti podatkov teh dveh instrumentov na trdno podlago bo podprlo združevanje zemeljskih infrardečih meritev z ultravijoličnimi meritvami SPICAM pri testiranju fotokemičnih modelov marsovske atmosfere. Razširjena pokritost, dobljena s kombiniranjem teh nizov podatkov, pomaga natančneje preizkusiti napovedi atmosferskih modelov.
Kvantitativno bo povezala opažanja SPICAM tudi z dolgoročnimi meritvami, opravljenimi z instrumentom HIPWAC in njegovim predhodnikom IRHS (infrardečim heterodin spektrometrom), ki segajo v leto 1988. To bo podprlo študijo dolgoročnega vedenja ozona in z njim povezane kemije v atmosferi Marsa v časovnem razponu, ki je daljši od trenutnih misij na Mars.
Viri: ESA, dokument, objavljen v številki Icarusa z dne 15. septembra 2009
