Compreender o clima marciano atual nos dá idéias sobre o clima passado, que por sua vez fornece um contexto científico para responder perguntas sobre a possibilidade de vida em Marte antigo.
Nossa compreensão do clima de Marte hoje é organizada como modelos climáticos, que por sua vez fornecem poderosas verificações de consistência - e fontes de inspiração - para os modelos climáticos que descrevem o aquecimento global antropogênico aqui na Terra.
Mas como podemos descobrir qual é o clima em Marte hoje? Uma nova campanha de observação coordenada para medir o ozônio na atmosfera marciana nos dá, ao público interessado, nossa própria janela sobre o quão meticuloso - e emocionante - o trabalho científico científico pode ser.
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A atmosfera marciana desempenhou um papel fundamental na formação da história e da superfície do planeta. Observações dos principais componentes atmosféricos são essenciais para o desenvolvimento de modelos precisos do clima marciano. Estes, por sua vez, são necessários para entender melhor se as condições climáticas no passado podem ter suportado água líquida e para otimizar o design de futuros ativos de superfície em Marte.
O ozônio é um importante marcador de processos fotoquímicos na atmosfera de Marte. Sua abundância, que pode ser derivada das características da espectroscopia de absorção característica da molécula nos espectros da atmosfera, está intrinsecamente ligada à de outros constituintes e é um importante indicador da química atmosférica. Para testar previsões de modelos atuais de processos fotoquímicos e padrões gerais de circulação atmosférica, são necessárias observações das variações espaciais e temporais do ozônio.
O instrumento Espectroscopia para Investigação de Características da Atmosfera de Marte (SPICAM) no Mars Express mede a abundância de ozônio na atmosfera marciana desde 2003, construindo gradualmente uma imagem global à medida que a sonda orbita o planeta.
Essas medidas podem ser complementadas por observações terrestres realizadas em diferentes momentos e sondando diferentes locais em Marte, estendendo assim a cobertura espacial e temporal das medidas do SPICAM. Para vincular quantitativamente as observações terrestres às observações da Mars Express, campanhas coordenadas são criadas para obter medições simultâneas.
A espectroscopia de heteródino infravermelho, como a fornecida pelo Heterodyne Instrument for Planetary Wind and Composition (HIPWAC), fornece o único acesso direto ao ozônio em Marte com telescópios terrestres; o alto poder de resolução espectral (superior a 1 milhão) permite que as características espectrais do ozônio marciano sejam resolvidas quando o Doppler é desviado das linhas de ozônio de origem terrestre.
Uma campanha coordenada para medir o ozônio na atmosfera de Marte, usando SPICAM e HIPWAC, está em andamento desde 2006. O elemento mais recente dessa campanha foi uma série de observações terrestres usando o HIPWAC na NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) em Mauna Kea no Havaí. Estes foram obtidos entre 8 e 11 de dezembro de 2009 por uma equipe de astrônomos liderados por Kelly Fast do Laboratório de Sistemas Planetários, no Goddard Space Flight Center (GSFC) da NASA, nos EUA.
Sobre a imagem:
Espectro HIPWAC da atmosfera de Marte em um local na latitude marciana 40 ° N; adquirida em 11 de dezembro de 2009 durante uma campanha de observação com o telescópio IRTF de 3 m no Havaí. Esse espectro não processado exibe características do ozônio e dióxido de carbono de Marte, além do ozônio na atmosfera da Terra através do qual a observação foi feita. As técnicas de processamento modelarão e removerão a contribuição terrestre do espectro e determinarão a quantidade de ozônio nesta posição norte em Marte.
As observações foram previamente coordenadas com a equipe de operações científicas da Mars Express, para garantir a sobreposição com as medições de ozônio feitas no mesmo período com o SPICAM.
O principal objetivo da campanha de dezembro de 2009 foi confirmar que as observações feitas com o SPICAM (que mede o amplo espectro de absorção de ozônio centralizado em torno de 250 nm) e o HIPWAC (que detecta e mede os recursos de absorção de ozônio a 9,7 μm) recuperam o mesmo ozônio total abundâncias, apesar de serem realizadas em duas partes diferentes do espectro eletromagnético e com diferentes sensibilidades ao perfil de ozônio. Uma campanha semelhante em 2008 validou amplamente a consistência dos resultados da medição de ozônio obtidos com o SPICAM e o instrumento HIPWAC.
As condições climáticas e a observação foram muito boas no site da IRTF durante a campanha de dezembro de 2009, o que permitiu obter espectros de boa qualidade com o instrumento HIPWAC.
Kelly e seus colegas fizeram medições de ozônio em vários locais em Marte, tanto no hemisfério norte quanto no sul do planeta. Durante essa campanha de quatro dias, as observações do SPICAM foram limitadas ao hemisfério norte. Várias medições HIPWAC foram simultâneas às observações do SPICAM, permitindo uma comparação direta. Outras medições do HIPWAC foram feitas próximo ao tempo das passagens orbitais do SPICAM que ocorreram fora das observações do telescópio terrestre e também serão usadas para comparação.
A equipe também realizou medições da abundância de ozônio na região de Syrtis Major, o que ajudará a restringir os modelos fotoquímicos nessa região.
A análise dos dados desta campanha recente está em andamento, com outra campanha de acompanhamento de observações coordenadas HIPWAC e SPICAM já agendadas para março deste ano.
Colocar a compatibilidade dos dados desses dois instrumentos em uma base firme ajudará a combinar as medidas infravermelhas terrestres com as medidas ultravioletas SPICAM no teste dos modelos fotoquímicos da atmosfera marciana. A cobertura estendida obtida pela combinação desses conjuntos de dados ajuda a testar com mais precisão as previsões dos modelos atmosféricos.
Também vinculará quantitativamente as observações do SPICAM a medições de longo prazo feitas com o instrumento HIPWAC e seu predecessor IRHS (o espectrômetro de infravermelho heterodino) que remontam a 1988. Isso apoiará o estudo do comportamento de longo prazo do ozônio e da química associada na atmosfera de Marte em uma escala de tempo maior do que as atuais missões a Marte.
Fontes: ESA, um artigo publicado na edição de 15 de setembro de 2009 da Icarus
