Η κατανόηση του σημερινού Αρειανού κλίματος μας δίνει πληροφορίες για το παρελθόν του, το οποίο με τη σειρά του παρέχει ένα επιστημονικό πλαίσιο για την απάντηση ερωτήσεων σχετικά με την πιθανότητα ζωής στον αρχαίο Άρη.
Η κατανόησή μας για το κλίμα του Άρη σήμερα συσκευάζεται τακτοποιημένα ως κλιματικά μοντέλα, τα οποία με τη σειρά τους παρέχουν ισχυρούς ελέγχους συνέπειας - και πηγές έμπνευσης - για τα κλιματικά μοντέλα που περιγράφουν την ανθρωπογενή υπερθέρμανση του πλανήτη εδώ στη Γη.
Αλλά πώς μπορούμε να βρούμε σήμερα το κλίμα στον Άρη; Μια νέα, συντονισμένη εκστρατεία παρατήρησης για τη μέτρηση του όζοντος στην αττική ατμόσφαιρα μας δίνει, στο ενδιαφερόμενο κοινό, το δικό μας παράθυρο για το πόσο επίπονη - αλλά συναρπαστική - μπορεί να είναι η επιστημονική επίθεση.
[/λεζάντα]
Η ατμόσφαιρα του Άρη έχει διαδραματίσει βασικό ρόλο στη διαμόρφωση της ιστορίας και της επιφάνειας του πλανήτη. Οι παρατηρήσεις των βασικών ατμοσφαιρικών συνιστωσών είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη ακριβών μοντέλων του Αρειανού κλίματος. Αυτά με τη σειρά τους είναι απαραίτητα για να κατανοήσουμε καλύτερα εάν οι κλιματικές συνθήκες στο παρελθόν μπορεί να έχουν υποστηρίξει υγρό νερό και για τη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού μελλοντικών επιφανειακών περιουσιακών στοιχείων στον Άρη.
Το όζον είναι ένας σημαντικός ιχνηλάτης φωτοχημικών διεργασιών στην ατμόσφαιρα του Άρη. Η αφθονία του, που μπορεί να προκύψει από τα χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά της φασματοσκοπίας απορρόφησης του μορίου στα φάσματα της ατμόσφαιρας, συνδέεται περίπλοκα με εκείνη άλλων συστατικών και αποτελεί σημαντικό δείκτη της ατμοσφαιρικής χημείας. Για να δοκιμάσετε τις προβλέψεις από τα τρέχοντα μοντέλα φωτοχημικών διεργασιών και γενικά πρότυπα ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας, απαιτούνται παρατηρήσεις χωρικών και χρονικών παραλλαγών του όζοντος.
Η φασματοσκοπία για τη διερεύνηση των χαρακτηριστικών του οργάνου Atmosphere of Mars (SPICAM) στο Mars Express μετρά τις αφθονίες του όζοντος στην αττική ατμόσφαιρα από το 2003, δημιουργώντας σταδιακά μια παγκόσμια εικόνα καθώς το διαστημικό σκάφος περιστρέφεται γύρω από τον πλανήτη.
Αυτές οι μετρήσεις μπορούν να συμπληρωθούν με επίγειες παρατηρήσεις που λαμβάνονται σε διαφορετικές χρονικές στιγμές και διερεύνηση διαφορετικών τοποθεσιών στον Άρη, επεκτείνοντας έτσι τη χωρική και χρονική κάλυψη των μετρήσεων SPICAM. Για να συνδέσουμε ποσοτικά τις επίγειες παρατηρήσεις με αυτές του Mars Express, οργανώνονται συντονισμένες εκστρατείες για τη λήψη ταυτόχρονων μετρήσεων.
Η φασματοσκοπία υπέρυθρης ετεροδίνης, όπως αυτή που παρέχεται από το όργανο Heterodyne για τον πλανητικό άνεμο και τη σύνθεση (HIPWAC), παρέχει τη μόνη άμεση πρόσβαση στο όζον στον Άρη με επίγεια τηλεσκόπια. Η πολύ υψηλή ισχύς φασματικής ανάλυσης (μεγαλύτερη από 1 εκατομμύριο) επιτρέπει την επίλυση των φασματικών χαρακτηριστικών του όζοντος του Άρη όταν μετατοπίζονται από το Doppler από τις γραμμές επίγειας προέλευσης του όζοντος.
Μια συντονισμένη εκστρατεία για τη μέτρηση του όζοντος στην ατμόσφαιρα του Άρη, χρησιμοποιώντας το SPICAM και το HIPWAC, βρίσκεται σε εξέλιξη από το 2006. Το πιο πρόσφατο στοιχείο αυτής της εκστρατείας ήταν μια σειρά από επίγειες παρατηρήσεις που χρησιμοποιούν το HIPWAC στη Διευκόλυνση Υπέρυθρων Τηλεσκοπίων της NASA (IRTF) στις Mauna Kea στη Χαβάη. Αυτά αποκτήθηκαν μεταξύ 8 και 11 Δεκεμβρίου 2009 από μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής την Kelly Fast από το Planetary Systems Laboratory, στο Goddard Space Flight Center (GSFC) της NASA, στις ΗΠΑ.
Σχετικά με την εικόνα:
HIPWAC φάσμα της ατμόσφαιρας του Άρη σε μια τοποθεσία στο γεωγραφικό πλάτος του Άρη 40 ° Β. αποκτήθηκε στις 11 Δεκεμβρίου 2009 κατά τη διάρκεια εκστρατείας παρατήρησης με το τηλεσκόπιο 3 μέτρων IRTF στη Χαβάη. Αυτό το μη επεξεργασμένο φάσμα εμφανίζει χαρακτηριστικά του όζοντος και του διοξειδίου του άνθρακα από τον Άρη, καθώς και το όζον στην ατμόσφαιρα της Γης μέσω της οποίας έγινε η παρατήρηση. Οι τεχνικές επεξεργασίας θα μοντελοποιήσουν και θα αφαιρέσουν την επίγεια συνεισφορά από το φάσμα και θα καθορίσουν την ποσότητα του όζοντος σε αυτήν τη βόρεια θέση στον Άρη.
Οι παρατηρήσεις είχαν συντονιστεί εκ των προτέρων με την ομάδα επιστημονικών επιχειρήσεων Mars Express, προκειμένου να διασφαλιστεί η αλληλεπικάλυψη με μετρήσεις όζοντος που έγιναν την ίδια περίοδο με το SPICAM.
Ο κύριος στόχος της εκστρατείας του Δεκεμβρίου 2009 ήταν να επιβεβαιώσει ότι οι παρατηρήσεις που έγιναν με το SPICAM (το οποίο μετρά τη λειτουργία φάσματος ευρείας απορρόφησης όζοντος με κέντρο περίπου 250 nm) και το HIPWAC (το οποίο ανιχνεύει και μετρά τα χαρακτηριστικά απορρόφησης όζοντος στα 9,7 μm) ανακτά το ίδιο συνολικό όζον αφθονίες, παρόλο που εκτελούνται σε δύο διαφορετικά μέρη του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος και έχουν διαφορετικές ευαισθησίες στο προφίλ του όζοντος. Μια παρόμοια εκστρατεία το 2008, επικύρωσε σε μεγάλο βαθμό τη συνέπεια των αποτελεσμάτων μέτρησης του όζοντος που αποκτήθηκαν με το SPICAM και το όργανο HIPWAC.
Οι καιρικές συνθήκες και η όραση ήταν πολύ καλές στον ιστότοπο του IRTF κατά τη διάρκεια της εκστρατείας του Δεκεμβρίου 2009, η οποία επέτρεψε τη λήψη φασμάτων καλής ποιότητας με το όργανο HIPWAC.
Η Κέλι και οι συνάδελφοί της συγκέντρωσαν μετρήσεις όζοντος για διάφορες τοποθεσίες στον Άρη, τόσο στο βόρειο όσο και στο νότιο ημισφαίριο του πλανήτη. Κατά τη διάρκεια αυτής της τετραήμερης εκστρατείας, οι παρατηρήσεις του SPICAM περιορίστηκαν στο βόρειο ημισφαίριο. Αρκετές μετρήσεις HIPWAC ήταν ταυτόχρονες με παρατηρήσεις του SPICAM που επέτρεπαν μια άμεση σύγκριση. Άλλες μετρήσεις HIPWAC έγιναν κοντά στο χρόνο με τα τροχιακά περάσματα SPICAM που σημειώθηκαν εκτός των επίγειων παρατηρήσεων τηλεσκοπίων και θα χρησιμοποιηθούν επίσης για σύγκριση.
Η ομάδα πραγματοποίησε επίσης μετρήσεις της αφθονίας του όζοντος στην περιοχή του Σύρτη, η οποία θα βοηθήσει στον περιορισμό των φωτοχημικών μοντέλων σε αυτήν την περιοχή.
Η ανάλυση των δεδομένων από αυτήν την πρόσφατη καμπάνια βρίσκεται σε εξέλιξη, με μια άλλη εκστρατεία παρακολούθησης συντονισμένων παρατηρήσεων HIPWAC και SPICAM που έχουν ήδη προγραμματιστεί για τον Μάρτιο του τρέχοντος έτους.
Η τοποθέτηση της συμβατότητας των δεδομένων από αυτά τα δύο όργανα σε σταθερή βάση θα υποστηρίξει το συνδυασμό των επίγειων μετρήσεων υπέρυθρης ακτινοβολίας με τις μετρήσεις υπεριώδους SPICAM για τον έλεγχο των φωτοχημικών μοντέλων της αττικής ατμόσφαιρας. Η εκτεταμένη κάλυψη που επιτυγχάνεται συνδυάζοντας αυτά τα σύνολα δεδομένων βοηθά στην ακριβέστερη δοκιμή προβλέψεων από ατμοσφαιρικά μοντέλα.
Θα συνδέσει επίσης ποσοτικά τις παρατηρήσεις του SPICAM με μακροπρόθεσμες μετρήσεις που έγιναν με το όργανο HIPWAC και τον προκάτοχό του IRHS (το υπέρυθρο φασματόμετρο Heterodyne) που χρονολογείται από το 1988. Αυτό θα υποστηρίξει τη μελέτη της μακροπρόθεσμης συμπεριφοράς του όζοντος και της σχετικής χημείας στην ατμόσφαιρα του Άρη σε χρονικό διάστημα μεγαλύτερο από τις τρέχουσες αποστολές στον Άρη.
Πηγές: ESA, μια δημοσίευση στο τεύχος του Icarus στις 15 Σεπτεμβρίου 2009
