Hiểu được khí hậu sao Hỏa ngày nay cho chúng ta hiểu về khí hậu trong quá khứ, từ đó cung cấp bối cảnh dựa trên cơ sở khoa học để trả lời các câu hỏi về khả năng sự sống trên sao Hỏa cổ đại.
Sự hiểu biết của chúng ta về khí hậu Sao Hỏa ngày nay được đóng gói gọn gàng như các mô hình khí hậu, từ đó cung cấp các kiểm tra tính nhất quán mạnh mẽ - và nguồn cảm hứng - cho các mô hình khí hậu mô tả sự nóng lên toàn cầu của con người ở đây trên Trái đất.
Nhưng làm thế nào chúng ta có thể tìm ra khí hậu trên sao Hỏa ngày nay là gì? Một chiến dịch quan sát mới, phối hợp để đo ozone trong bầu khí quyển sao Hỏa mang lại cho chúng ta, công chúng quan tâm, cửa sổ của chính chúng ta vào việc làm thế nào siêng năng - nhưng thú vị - công việc khoa học có thể.
[/ chú thích]
Bầu khí quyển sao Hỏa đã đóng một vai trò quan trọng trong việc định hình lịch sử và bề mặt hành tinh. Quan sát các thành phần khí quyển quan trọng là rất cần thiết cho sự phát triển của các mô hình chính xác của khí hậu sao Hỏa. Lần lượt những điều này là cần thiết để hiểu rõ hơn nếu điều kiện khí hậu trong quá khứ có thể hỗ trợ nước lỏng và để tối ưu hóa thiết kế của các tài sản trên bề mặt trong tương lai tại Sao Hỏa.
Ozone là một chất đánh dấu quan trọng của quá trình quang hóa trong bầu khí quyển của Sao Hỏa. Sự phong phú của nó, có thể được bắt nguồn từ các đặc điểm quang phổ hấp thụ đặc trưng của phân tử, trong quang phổ của khí quyển, được liên kết chặt chẽ với các thành phần khác và nó là một chỉ số quan trọng của hóa học khí quyển. Để kiểm tra dự đoán bằng các mô hình hiện tại của quá trình quang hóa và mô hình lưu thông khí quyển nói chung, cần phải quan sát các biến thể ozone không gian và thời gian.
Máy quang phổ điều tra các đặc tính của khí quyển sao Hỏa (SPICAM) trên sao Hỏa đã đo được sự phong phú của ozone trong bầu khí quyển sao Hỏa từ năm 2003, dần dần xây dựng một bức tranh toàn cầu khi tàu vũ trụ quay quanh hành tinh.
Các phép đo này có thể được bổ sung bằng các quan sát trên mặt đất được thực hiện tại các thời điểm khác nhau và thăm dò các vị trí khác nhau trên Sao Hỏa, do đó mở rộng phạm vi không gian và thời gian của các phép đo SPICAM. Để liên kết định lượng các quan sát trên mặt đất với các quan sát của Mars Express, các chiến dịch phối hợp được thiết lập để thu được các phép đo đồng thời.
Quang phổ heterodyne hồng ngoại, như được cung cấp bởi Công cụ Heterodyne cho Gió và Thành phần Hành tinh (HIPWAC), cung cấp khả năng tiếp cận trực tiếp đến ozone trên Sao Hỏa bằng kính viễn vọng trên mặt đất; công suất phân giải phổ rất cao (hơn 1 triệu) cho phép các đặc tính phổ ozone của sao Hỏa được giải quyết khi chúng bị Doppler chuyển khỏi các dòng ozone có nguồn gốc trên mặt đất.
Một chiến dịch phối hợp để đo ozone trong bầu khí quyển của Sao Hỏa, sử dụng SPICAM và HIPWAC, đã được thực hiện từ năm 2006. Yếu tố gần đây nhất của chiến dịch này là một loạt các quan sát trên mặt đất sử dụng HIPWAC trên Cơ sở Kính viễn vọng Hồng ngoại của NASA (IRTF) trên Mauna Kea ở Hawaii. Chúng được lấy từ ngày 8 đến 11 tháng 12 năm 2009 bởi một nhóm các nhà thiên văn học do Kelly Fast từ Phòng thí nghiệm Hệ thống hành tinh, tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA (GSFC), ở Hoa Kỳ.
Về tấm ảnh:
Phổ HIPWAC của bầu khí quyển Sao Hỏa trên một vị trí trên vĩ tuyến sao Hỏa 40 ° N; mua lại vào ngày 11 tháng 12 năm 2009 trong một chiến dịch quan sát với kính viễn vọng IRTF 3 m ở Hawai Wili. Phổ chưa được xử lý này hiển thị các tính năng của ozone và carbon dioxide từ Sao Hỏa, cũng như ozone trong bầu khí quyển Trái đất, qua đó quan sát được thực hiện. Các kỹ thuật xử lý sẽ mô hình hóa và loại bỏ sự đóng góp trên mặt đất khỏi quang phổ và xác định lượng ozone ở vị trí phía bắc này trên Sao Hỏa.
Các quan sát đã được phối hợp trước với nhóm vận hành khoa học Mars Express, để đảm bảo sự trùng lặp với các phép đo ozone được thực hiện trong cùng thời gian với SPICAM.
Mục tiêu chính của chiến dịch tháng 12 năm 2009 là xác nhận rằng các quan sát được thực hiện với SPICAM (đo lường tính năng phổ hấp thụ ozone rộng tập trung ở khoảng 250nm) và HIPWAC (phát hiện và đo các tính năng hấp thụ ozone ở mức 9,7 μm) sự phong phú, mặc dù được thực hiện ở hai phần khác nhau của phổ điện từ và có độ nhạy khác nhau đối với hồ sơ ozone. Một chiến dịch tương tự vào năm 2008, đã xác nhận phần lớn tính nhất quán của kết quả đo ozone thu được với SPICAM và dụng cụ HIPWAC.
Các điều kiện thời tiết và tầm nhìn rất tốt tại địa điểm IRTF trong chiến dịch tháng 12 năm 2009, cho phép thu được quang phổ chất lượng tốt với thiết bị HIPWAC.
Kelly và các đồng nghiệp đã thu thập các phép đo ozone cho một số địa điểm trên Sao Hỏa, cả ở hành tinh ở phía bắc và nam bán cầu. Trong chiến dịch kéo dài bốn ngày này, các quan sát SPICAM chỉ giới hạn ở bán cầu bắc. Một số phép đo HIPWAC đồng thời với các quan sát của SPICAM cho phép so sánh trực tiếp. Các phép đo HIPWAC khác đã được thực hiện gần với các lần đi qua quỹ đạo SPICAM xảy ra bên ngoài các quan sát của kính viễn vọng trên mặt đất và cũng sẽ được sử dụng để so sánh.
Nhóm nghiên cứu cũng thực hiện các phép đo về sự phong phú của ozone đối với khu vực chính Syrtis, điều này sẽ giúp hạn chế các mô hình quang hóa trong khu vực này.
Việc phân tích dữ liệu từ chiến dịch gần đây đang diễn ra, với một chiến dịch tiếp theo gồm các quan sát HIPWAC và SPICAM phối hợp đã được lên kế hoạch cho tháng 3 năm nay.
Đặt tính tương thích của dữ liệu từ hai thiết bị này trên cơ sở vững chắc sẽ hỗ trợ kết hợp các phép đo hồng ngoại trên mặt đất với các phép đo tia cực tím SPICAM trong việc thử nghiệm các mô hình quang hóa của bầu khí quyển sao Hỏa. Phạm vi mở rộng thu được bằng cách kết hợp các bộ dữ liệu này giúp kiểm tra dự đoán chính xác hơn bằng các mô hình khí quyển.
Nó cũng sẽ liên kết một cách định lượng các quan sát SPICAM với các phép đo dài hạn được thực hiện bằng thiết bị HIPWAC và IRHS tiền thân của nó (Máy quang phổ Heterodyne) từ năm 1988. Điều này sẽ hỗ trợ nghiên cứu về hành vi lâu dài của ozone và hóa học liên quan trong bầu khí quyển của Sao Hỏa trong một khoảng thời gian dài hơn các nhiệm vụ hiện tại đến Sao Hỏa.
Nguồn: ESA, một bài báo được xuất bản trong số ra ngày 15 tháng 9 năm 2009 của Icarus
