Comprendere il clima marziano odierno ci fornisce approfondimenti sul suo clima passato, che a sua volta fornisce un contesto scientifico per rispondere alle domande sulla possibilità della vita sull'antica Marte.
La nostra comprensione del clima di Marte oggi è ordinatamente confezionata come modelli climatici, che a loro volta forniscono potenti controlli di coerenza - e fonti di ispirazione - per i modelli climatici che descrivono il riscaldamento globale antropogenico qui sulla Terra.
Ma come possiamo capire qual è il clima su Marte, oggi? Una nuova campagna di osservazione coordinata per misurare l'ozono nell'atmosfera marziana offre a noi, il pubblico interessato, la nostra finestra su quanto minuzioso - ma emozionante - possa essere il lavoro scientifico grugnito.
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L'atmosfera marziana ha svolto un ruolo chiave nel plasmare la storia e la superficie del pianeta. Le osservazioni dei componenti atmosferici chiave sono essenziali per lo sviluppo di modelli accurati del clima marziano. Questi a loro volta sono necessari per capire meglio se le condizioni climatiche in passato potrebbero aver supportato l'acqua liquida e per ottimizzare la progettazione delle future attività basate sulla superficie su Marte.
L'ozono è un importante tracciante dei processi fotochimici nell'atmosfera di Marte. La sua abbondanza, che può essere derivata dalle caratteristiche caratteristiche della spettroscopia di assorbimento della molecola negli spettri dell'atmosfera, è intrinsecamente legata a quella di altri costituenti ed è un importante indicatore della chimica atmosferica. Per testare le previsioni mediante gli attuali modelli di processi fotochimici e schemi generali di circolazione atmosferica, sono necessarie osservazioni sulle variazioni spaziali e temporali dell'ozono.
Lo strumento Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars (SPICAM) su Mars Express misura le abbondanze di ozono nell'atmosfera marziana dal 2003, costruendo gradualmente un quadro globale mentre l'astronave orbita attorno al pianeta.
Queste misurazioni possono essere integrate da osservazioni terrestri prese in momenti diversi e sondando diversi siti su Marte, estendendo in tal modo la copertura spaziale e temporale delle misurazioni SPICAM. Per collegare quantitativamente le osservazioni terrestri a quelle di Mars Express, vengono istituite campagne coordinate per ottenere misurazioni simultanee.
La spettroscopia eterodina infrarossa, come quella fornita dallo strumento eterodina per il vento e la composizione planetari (HIPWAC), fornisce l'unico accesso diretto all'ozono su Marte con telescopi terrestri; l'altissimo potere di risoluzione spettrale (superiore a 1 milione) consente di risolvere le caratteristiche spettrali dell'ozono marziano quando il Doppler viene spostato dalle linee di ozono di origine terrestre.
Una campagna coordinata per misurare l'ozono nell'atmosfera di Marte, utilizzando SPICAM e HIPWAC, è in corso dal 2006. L'elemento più recente di questa campagna è stata una serie di osservazioni terrestri che utilizzano HIPWAC sull'Infrared Telescope Facility (IRTF) della NASA su Mauna Kea in Hawai'i. Questi sono stati ottenuti tra l'8 e l'11 dicembre 2009 da un team di astronomi guidato da Kelly Fast del Planetary Systems Laboratory, presso il Goddard Space Flight Center (GSFC) della NASA, negli Stati Uniti.
Circa l'immagine:
Spettro HIPWAC dell'atmosfera di Marte su una posizione a latitudine marziana 40 ° N; acquisito l'11 dicembre 2009 durante una campagna di osservazione con il telescopio IRTF da 3 m nelle Hawaii. Questo spettro non elaborato mostra le caratteristiche dell'ozono e dell'anidride carbonica di Marte, nonché l'ozono nell'atmosfera terrestre attraverso la quale è stata effettuata l'osservazione. Le tecniche di elaborazione modelleranno e rimuoveranno il contributo terrestre dallo spettro e determineranno la quantità di ozono in questa posizione settentrionale su Marte.
Le osservazioni erano state coordinate in anticipo con il team di operazioni scientifiche Mars Express, per garantire la sovrapposizione con le misurazioni dell'ozono effettuate nello stesso periodo con SPICAM.
L'obiettivo principale della campagna del dicembre 2009 era confermare che le osservazioni fatte con SPICAM (che misura la vasta gamma di spettri di assorbimento dell'ozono centrata a circa 250 nm) e HIPWAC (che rileva e misura le caratteristiche di assorbimento dell'ozono a 9,7 μm) recuperano lo stesso ozono totale abbondanza, nonostante sia eseguita in due diverse parti dello spettro elettromagnetico e abbia sensibilità diverse al profilo dell'ozono. Una campagna simile nel 2008 aveva ampiamente confermato la coerenza dei risultati della misurazione dell'ozono ottenuti con SPICAM e lo strumento HIPWAC.
Le condizioni meteorologiche e il vedere sono state molto buone sul sito IRTF durante la campagna del dicembre 2009, che ha permesso di ottenere spettri di buona qualità con lo strumento HIPWAC.
Kelly e i suoi colleghi hanno raccolto misurazioni dell'ozono per diverse località su Marte, sia nell'emisfero settentrionale che meridionale del pianeta. Durante questa campagna di quattro giorni le osservazioni SPICAM furono limitate all'emisfero settentrionale. Diverse misurazioni HIPWAC sono state simultanee alle osservazioni di SPICAM, consentendo un confronto diretto. Altre misurazioni HIPWAC sono state effettuate vicino nel tempo ai passaggi orbitali SPICAM avvenuti al di fuori delle osservazioni del telescopio terrestre e saranno anche utilizzate per il confronto.
Il team ha anche eseguito misurazioni dell'abbondanza di ozono nella regione di Syrtis Major, che contribuirà a limitare i modelli fotochimici in questa regione.
L'analisi dei dati di questa recente campagna è in corso, con un'altra campagna di follow-up di osservazioni coordinate HIPWAC e SPICAM già programmate per marzo di quest'anno.
Mettere la compatibilità dei dati di questi due strumenti su una base solida supporterà la combinazione delle misure infrarosse terrestri con le misure ultraviolette SPICAM nel testare i modelli fotochimici dell'atmosfera marziana. L'ampia copertura ottenuta combinando questi set di dati aiuta a testare più accuratamente le previsioni per modelli atmosferici.
Collegherà anche quantitativamente le osservazioni SPICAM a misurazioni a lungo termine effettuate con lo strumento HIPWAC e il suo predecessore IRHS (lo spettrometro a eterodina infrarossa) che risalgono al 1988. Ciò supporterà lo studio del comportamento a lungo termine dell'ozono e della chimica associata nell'atmosfera di Marte su un calendario più lungo delle attuali missioni su Marte.
Fonti: ESA, un articolo pubblicato nel numero del 15 settembre 2009 di Icaro
