Comprendre le climat martien actuel nous donne un aperçu de son climat passé, qui à son tour fournit un contexte scientifique pour répondre aux questions sur la possibilité de vie sur Mars antique.
Notre compréhension du climat de Mars aujourd'hui est soigneusement présentée comme des modèles climatiques, qui à leur tour fournissent de puissants contrôles de cohérence - et des sources d'inspiration - pour les modèles climatiques qui décrivent le réchauffement climatique anthropique ici sur Terre.
Mais comment déterminer le climat sur Mars aujourd'hui? Une nouvelle campagne d'observation coordonnée pour mesurer l'ozone dans l'atmosphère martienne nous donne, au public intéressé, notre propre fenêtre sur à quel point le travail scientifique peut être minutieux - mais passionnant.
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L’atmosphère martienne a joué un rôle clé dans le façonnement de l’histoire et de la surface de la planète. Les observations des composants atmosphériques clés sont essentielles pour le développement de modèles précis du climat martien. Ceux-ci sont à leur tour nécessaires pour mieux comprendre si les conditions climatiques dans le passé ont pu soutenir l'eau liquide et pour optimiser la conception des futurs actifs de surface à Mars.
L'ozone est un traceur important des processus photochimiques dans l'atmosphère de Mars. Son abondance, qui peut être dérivée des caractéristiques caractéristiques de la spectroscopie d’absorption de la molécule dans les spectres de l’atmosphère, est étroitement liée à celle d’autres constituants et constitue un indicateur important de la chimie atmosphérique. Pour tester les prédictions par les modèles actuels de processus photochimiques et les modèles de circulation atmosphérique générale, des observations des variations spatiales et temporelles de l'ozone sont nécessaires.
L'instrument de spectroscopie pour l'étude des caractéristiques de l'atmosphère de Mars (SPICAM) sur Mars Express mesure les abondances d'ozone dans l'atmosphère martienne depuis 2003, construisant progressivement une image globale à mesure que le vaisseau spatial orbite autour de la planète.
Ces mesures peuvent être complétées par des observations au sol prises à différents moments et sondant différents sites sur Mars, étendant ainsi la couverture spatiale et temporelle des mesures SPICAM. Pour relier quantitativement les observations au sol à celles de Mars Express, des campagnes coordonnées sont mises en place pour obtenir des mesures simultanées.
La spectroscopie hétérodyne infrarouge, telle que celle fournie par l'instrument hétérodyne pour le vent planétaire et la composition (HIPWAC), fournit le seul accès direct à l'ozone sur Mars avec des télescopes au sol; le pouvoir de résolution spectrale très élevé (supérieur à 1 million) permet de résoudre les caractéristiques spectrales de l'ozone martien lorsqu'elles sont décalées Doppler des lignes d'ozone d'origine terrestre.
Une campagne coordonnée pour mesurer l'ozone dans l'atmosphère de Mars, utilisant SPICAM et HIPWAC, est en cours depuis 2006. L'élément le plus récent de cette campagne était une série d'observations au sol utilisant HIPWAC sur la NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) sur Mauna Kea à Hawai'i. Ils ont été obtenus entre le 8 et le 11 décembre 2009 par une équipe d'astronomes dirigée par Kelly Fast du Planetary Systems Laboratory, au Goddard Space Flight Center (GSFC) de la NASA, aux États-Unis.
À propos de l'image:
Spectre HIPWAC de l’atmosphère de Mars sur un emplacement à 40 ° N de latitude martienne; acquis le 11 décembre 2009 lors d’une campagne d’observation avec le télescope IRTF de 3 m à Hawaï. Ce spectre non traité présente les caractéristiques de l'ozone et du dioxyde de carbone de Mars, ainsi que de l'ozone dans l'atmosphère terrestre à travers lequel l'observation a été effectuée. Les techniques de traitement modéliseront et retireront la contribution terrestre du spectre et détermineront la quantité d'ozone à cette position nord sur Mars.
Les observations avaient été coordonnées à l'avance avec l'équipe des opérations scientifiques de Mars Express, afin d'assurer le chevauchement avec les mesures d'ozone effectuées au cours de cette même période avec SPICAM.
Le principal objectif de la campagne de décembre 2009 était de confirmer que les observations faites avec SPICAM (qui mesure le large spectre d'absorption d'ozone centré à environ 250 nm) et HIPWAC (qui détecte et mesure les caractéristiques d'absorption d'ozone à 9,7 μm) récupèrent le même ozone total abondances, bien qu'elles soient effectuées dans deux parties différentes du spectre électromagnétique et ayant des sensibilités différentes au profil d'ozone. Une campagne similaire en 2008 avait largement validé la cohérence des résultats de mesure de l'ozone obtenus avec SPICAM et l'instrument HIPWAC.
Les conditions météorologiques et la visibilité ont été très bonnes sur le site de l'IRTF lors de la campagne de décembre 2009, ce qui a permis d'obtenir des spectres de bonne qualité avec l'instrument HIPWAC.
Kelly et ses collègues ont recueilli des mesures de l'ozone pour un certain nombre d'endroits sur Mars, à la fois dans l'hémisphère nord et sud de la planète. Au cours de cette campagne de quatre jours, les observations de SPICAM se sont limitées à l'hémisphère nord. Plusieurs mesures HIPWAC étaient simultanées à des observations par SPICAM permettant une comparaison directe. D'autres mesures HIPWAC ont été effectuées à temps près des passes orbitales SPICAM qui se sont produites en dehors des observations du télescope au sol et seront également utilisées à des fins de comparaison.
L'équipe a également effectué des mesures de l'abondance d'ozone dans la région de Syrtis Major, ce qui contribuera à contraindre les modèles photochimiques dans cette région.
L'analyse des données de cette récente campagne est en cours, une autre campagne de suivi des observations coordonnées HIPWAC et SPICAM étant déjà prévue pour mars de cette année.
Mettre la compatibilité des données de ces deux instruments sur une base solide permettra de combiner les mesures infrarouges au sol avec les mesures ultraviolettes SPICAM pour tester les modèles photochimiques de l'atmosphère martienne. La couverture étendue obtenue en combinant ces ensembles de données permet de tester plus précisément les prédictions par les modèles atmosphériques.
Il reliera également quantitativement les observations SPICAM aux mesures à plus long terme effectuées avec l'instrument HIPWAC et son prédécesseur IRHS (le spectromètre infrarouge hétérodyne) qui remontent à 1988. Cela soutiendra l'étude du comportement à long terme de l'ozone et de la chimie associée dans l'atmosphère de Mars sur une échelle de temps plus longue que les missions actuelles vers Mars.
Sources: ESA, article publié dans le numéro du 15 septembre 2009 d'Icare
