Att förstå det nuvarande Martiska klimatet ger oss insikter i dess tidigare klimat, som i sin tur ger ett vetenskapligt baserat sammanhang för att svara på frågor om möjligheten att leva på forntida Mars.
Vår förståelse av Mars klimat idag är snyggt förpackad som klimatmodeller, som i sin tur ger kraftfulla konsistenskontroller - och inspirationskällor - för klimatmodellerna som beskriver antropogen global uppvärmning här på jorden.
Men hur kan vi ta reda på vad klimatet på Mars är idag? En ny, samordnad observationskampanj för att mäta ozon i den Martiska atmosfären ger oss, den intresserade allmänheten, vårt eget fönster till hur noggrant - men ändå spännande - det vetenskapliga grymtarbetet kan vara.
[/rubrik]
Marsatmosfären har spelat en nyckelroll i att forma planetens historia och yta. Iakttagelser av de viktigaste atmosfäriska komponenterna är viktiga för utvecklingen av exakta modeller av Martianklimatet. Dessa i sin tur behövs för att bättre förstå om klimatförhållandena i det förflutna kan ha stött flytande vatten och för att optimera utformningen av framtida ytbaserade tillgångar på Mars.
Ozon är en viktig spårning av fotokemiska processer i atmosfären i Mars. Dess överflöd, som kan härledas från molekylens karakteristiska absorptionsspektroskopifunktioner i spektra av atmosfären, är intrikat kopplad till den hos andra beståndsdelar och det är en viktig indikator på atmosfärisk kemi. För att testa förutsägelser med nuvarande modeller av fotokemiska processer och allmänna atmosfärcirkulationsmönster krävs observationer av rumsliga och temporära ozonvariationer.
Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars (SPICAM) -instrumentet på Mars Express har mätat ozonöverskott i den Martiska atmosfären sedan 2003 och har gradvis byggt upp en global bild när rymdfarkosten kretsar runt planeten.
Dessa mätningar kan kompletteras med markbaserade observationer vid olika tidpunkter och undersöka olika platser på Mars, och därigenom utvidga den rumsliga och temporära täckningen av SPICAM-mätningarna. För att kvantitativt koppla de markbaserade observationerna med Mars Express, inrättas samordnade kampanjer för att erhålla samtidiga mätningar.
Infraröd heterodyne spektroskopi, såsom den som tillhandahålls av Heterodyne Instrument for Planetetary Wind and Composition (HIPWAC), ger den enda direkta åtkomsten till ozon på Mars med markbaserade teleskop; den mycket höga spektrala upplösningskraften (mer än 1 miljon) gör det möjligt att lösa Martins ozonspektralfunktioner när de är Doppler flyttade bort från ozonlinjer med markbundet ursprung.
En samordnad kampanj för att mäta ozon i atmosfären i Mars med SPICAM och HIPWAC har pågått sedan 2006. Det senaste elementet i denna kampanj var en serie markbaserade observationer med HIPWAC på NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) på Mauna Kea på Hawai'i. Dessa erhölls mellan 8 och 11 december 2009 av ett team av astronomer under ledning av Kelly Fast från Planetary Systems Laboratory, vid NASA: s Goddard Space Flight Center (GSFC), i USA.
Om bilden:
HIPWAC-spektrum av Mars 'atmosfär över en plats på Martian latitud 40 ° N; förvärvade den 11 december 2009 under en observationskampanj med IRTF 3 m-teleskopet på Hawai’i. Detta obearbetade spektrum visar funktioner av ozon och koldioxid från Mars, liksom ozon i jordens atmosfär genom vilken observationen gjordes. Bearbetningstekniker kommer att modellera och ta bort det markbundna bidraget från spektrumet och bestämma mängden ozon vid denna nordliga position på Mars.
Observationerna hade samordnats i förväg med forskningen i Mars Express-teamet för att säkerställa överlappning med ozonmätningar som gjordes under samma period med SPICAM.
Huvudmålet med kampanjen i december 2009 var att bekräfta att observationer gjorda med SPICAM (som mäter den breda ozonabsorptionsspektrafunktionen centrerad på cirka 250 nm) och HIPWAC (som upptäcker och mäter ozonabsorptionsfunktioner vid 9,7 μm) återfår samma totala ozon överflöd, trots att de utförs vid två olika delar av det elektromagnetiska spektrumet och har olika känsligheter för ozonprofilen. En liknande kampanj 2008 hade till stor del validerat konsistensen i ozonmätningsresultaten erhållna med SPICAM och HIPWAC-instrumentet.
Väderförhållandena och besöket var mycket bra på IRTF-platsen under kampanjen i december 2009, vilket möjliggjorde att spektrum av god kvalitet erhölls med HIPWAC-instrumentet.
Kelly och hennes kollegor samlade ozonmätningar för ett antal platser på Mars, både på planetens norra och södra halvklot. Under denna fyra dagars kampanj var SPICAM-observationerna begränsade till den norra halvklotet. Flera HIPWAC-mätningar var samtidigt med observationer från SPICAM vilket möjliggör en direkt jämförelse. Andra HIPWAC-mätningar gjordes nära i tid med SPICAM-orbital pass som inträffade utanför de markbaserade teleskopobservationerna och kommer också att användas för jämförelse.
Teamet utförde också mätningar av ozonens överflöd över Syrtis Major-regionen, vilket kommer att hjälpa till att begränsa fotokemiska modeller i denna region.
Analysen av uppgifterna från den senaste kampanjen pågår med ytterligare en uppföljningskampanj för samordnade HIPWAC- och SPICAM-observationer som redan är planerade till mars i år.
Att sätta kompatibiliteten för data från dessa två instrument på en fast bas kommer att stödja att kombinera de markbaserade infraröda mätningarna med SPICAM ultravioletta mätningar vid testning av de fotokemiska modellerna av den Martiska atmosfären. Den utökade täckningen som uppnås genom att kombinera dessa datasätt hjälper till att testa mer förutsägelser genom atmosfäriska modeller mer exakt.
Den kommer också att kvantitativt länka SPICAM-observationerna till längre tids mätningar gjorda med HIPWAC-instrumentet och dess föregångare IRHS (Infrared Heterodyne Spectrometer) som går tillbaka till 1988. Detta kommer att stödja studiet av ozonets långsiktiga beteende och tillhörande kemi i atmosfären i Mars på en tidsskala längre än de nuvarande uppdragen till Mars.
Källor: ESA, ett papper som publicerades i 15 september 2009-numret av Icarus
