Comprender el clima marciano actual nos da una idea de su clima pasado, que a su vez proporciona un contexto basado en la ciencia para responder preguntas sobre la posibilidad de vida en el antiguo Marte.
Nuestra comprensión del clima de Marte hoy está perfectamente empaquetada como modelos climáticos, que a su vez proporcionan poderosos controles de consistencia, y fuentes de inspiración, para los modelos climáticos que describen el calentamiento global antropogénico aquí en la Tierra.
Pero, ¿cómo podemos determinar cuál es el clima en Marte hoy? Una nueva campaña de observación coordinada para medir el ozono en la atmósfera marciana nos brinda, al público interesado, nuestra propia ventana sobre cuán minucioso, pero emocionante, puede ser el trabajo científico duro.
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La atmósfera marciana ha jugado un papel clave en la configuración de la historia y la superficie del planeta. Las observaciones de los componentes atmosféricos clave son esenciales para el desarrollo de modelos precisos del clima marciano. Estos, a su vez, son necesarios para comprender mejor si las condiciones climáticas en el pasado pueden haber soportado agua líquida, y para optimizar el diseño de futuros activos basados en la superficie en Marte.
El ozono es un importante marcador de procesos fotoquímicos en la atmósfera de Marte. Su abundancia, que se puede derivar de las características de espectroscopía de absorción características de la molécula en los espectros de la atmósfera, está estrechamente vinculada a la de otros componentes y es un indicador importante de la química atmosférica. Para probar las predicciones mediante los modelos actuales de procesos fotoquímicos y patrones generales de circulación atmosférica, se requieren observaciones de las variaciones de ozono espacial y temporal.
El instrumento de espectroscopía para la investigación de las características de la atmósfera de Marte (SPICAM) en Mars Express ha estado midiendo la abundancia de ozono en la atmósfera marciana desde 2003, construyendo gradualmente una imagen global a medida que la nave espacial orbita el planeta.
Estas mediciones se pueden complementar con observaciones terrestres tomadas en diferentes momentos y explorando diferentes sitios en Marte, extendiendo así la cobertura espacial y temporal de las mediciones SPICAM. Para vincular cuantitativamente las observaciones terrestres con las de Mars Express, se establecen campañas coordinadas para obtener mediciones simultáneas.
La espectroscopía heterodina infrarroja, como la proporcionada por el Instrumento Heterodino para Viento y Composición Planetaria (HIPWAC), proporciona el único acceso directo al ozono en Marte con telescopios terrestres; El alto poder de resolución espectral (más de 1 millón) permite que las características espectrales del ozono marciano se resuelvan cuando se desplazan Doppler de las líneas de ozono de origen terrestre.
Una campaña coordinada para medir el ozono en la atmósfera de Marte, utilizando SPICAM e HIPWAC, ha estado en curso desde 2006. El elemento más reciente de esta campaña fue una serie de observaciones terrestres utilizando HIPWAC en la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA (IRTF) en Mauna Kea en Hawai. Estos fueron obtenidos entre el 8 y el 11 de diciembre de 2009 por un equipo de astrónomos dirigido por Kelly Fast del Laboratorio de Sistemas Planetarios, en el Centro de Vuelo Espacial Goddard (GSFC) de la NASA, en los Estados Unidos.
Sobre la imagen:
Espectro HIPWAC de la atmósfera de Marte sobre una ubicación en la latitud marciana 40 ° N; adquirido el 11 de diciembre de 2009 durante una campaña de observación con el telescopio IRTF de 3 m en Hawai’i. Este espectro sin procesar muestra las características del ozono y el dióxido de carbono de Marte, así como el ozono en la atmósfera de la Tierra a través del cual se realizó la observación. Las técnicas de procesamiento modelarán y eliminarán la contribución terrestre del espectro y determinarán la cantidad de ozono en esta posición norte en Marte.
Las observaciones se habían coordinado de antemano con el equipo de operaciones científicas de Mars Express, para garantizar la superposición con las mediciones de ozono realizadas en este mismo período con SPICAM.
El objetivo principal de la campaña de diciembre de 2009 fue confirmar que las observaciones realizadas con SPICAM (que mide la característica de espectro de absorción de ozono amplio centrada en alrededor de 250 nm) y HIPWAC (que detecta y mide las características de absorción de ozono a 9.7 μm) recuperan el mismo ozono total abundancias, a pesar de realizarse en dos partes diferentes del espectro electromagnético y tener diferentes sensibilidades al perfil de ozono. Una campaña similar en 2008, había validado en gran medida la consistencia de los resultados de medición de ozono obtenidos con SPICAM y el instrumento HIPWAC.
Las condiciones climáticas y la visibilidad fueron muy buenas en el sitio del IRTF durante la campaña de diciembre de 2009, lo que permitió obtener espectros de buena calidad con el instrumento HIPWAC.
Kelly y sus colegas recolectaron mediciones de ozono para varios lugares en Marte, tanto en el hemisferio norte como en el sur del planeta. Durante esta campaña de cuatro días, las observaciones de SPICAM se limitaron al hemisferio norte. Varias mediciones de HIPWAC fueron simultáneas con observaciones de SPICAM permitiendo una comparación directa. Otras mediciones de HIPWAC se realizaron cerca de los pases orbitales SPICAM que ocurrieron fuera de las observaciones del telescopio terrestre y también se utilizarán para la comparación.
El equipo también realizó mediciones de la abundancia de ozono en la región Syrtis Major, lo que ayudará a restringir los modelos fotoquímicos en esta región.
El análisis de los datos de esta campaña reciente está en curso, con otra campaña de seguimiento de observaciones coordinadas de HIPWAC y SPICAM ya programadas para marzo de este año.
Poner la compatibilidad de los datos de estos dos instrumentos en una base firme permitirá combinar las mediciones infrarrojas terrestres con las mediciones ultravioletas SPICAM para probar los modelos fotoquímicos de la atmósfera marciana. La cobertura extendida obtenida al combinar estos conjuntos de datos ayuda a probar con mayor precisión las predicciones de los modelos atmosféricos.
También vinculará cuantitativamente las observaciones de SPICAM con mediciones a largo plazo realizadas con el instrumento HIPWAC y su predecesor IRHS (el Espectrómetro de Heterodino Infrarrojo) que se remonta a 1988. Esto respaldará el estudio del comportamiento a largo plazo del ozono y la química asociada. en la atmósfera de Marte en una escala de tiempo más larga que las misiones actuales a Marte.
Fuentes: ESA, un artículo publicado en la edición del 15 de septiembre de 2009 de Icarus
