Astronomowie lepiej poznali jonosferę Marsa

Naukowcy w nowym badaniu przyjrzeli się bliżej temu jak działa jonosfera Marsa. Poznanie jej wpływu na komunikację radiową jest kluczowe dla dalszej eksploracji Czerwonej Planety, w tym planowanych misji załogowych.
.Podobnie jak Ziemia, Mars jest otoczony jonosferą – częścią górnej atmosfery, w której promieniowanie słoneczne wybija elektrony z atomów i molekuł, tworząc naładowane cząstki. Jonosfera Marsa jest złożona i stale zmienia się w ciągu dnia, odgrywa ona dużą rolę w dynamice atmosfery, jak również w sygnałach komunikacji radiowej co oznacza, że jej zrozumienie jest niezwykle ważne dla eksploracji Marsa i przyszłych misji załogowych na Czerwoną Planetę.
Jednym ze sposobów badania marsjańskiej jonosfery jest okultacja (przejście jednego ciała niebieskiego przed innym) radiowa – polega ona na tym, że statek kosmiczny krążący wokół Czerwonej Planety wysyła sygnał radiowy do odbiornika na Ziemi. Przechodząc przez jonosferę marsa, sygnał ulega niewielkiemu załamaniu. Naukowcy mogą zmierzyć te zmiany, aby poznać właściwości tej części atmosfery, takie jak gęstość elektronowa (wielkość, która opisuje prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w danym miejscu) i temperatura. Jednak orbity po jakich poruszają się Mars i Ziemia wokół Słońca, nie pozwalają przeprowadzić tego rodzaju badania, aby poznać, jak wygląda jonosfera w Marsa w środku dnia na Czerwonej Planecie.
W ramach nowego badania, astronomowie z Imperial College London, University of Leicester i ESA, pod kierownictwem Jacoba Parrota, aby lepiej zrozumieć, jak działa jonosfera Marsa, wykorzystali podejście zwane wzajemną okultacją radiową (mutual radio occultation), w którym sygnał radiowy jest wysyłany nie z pojedynczego orbitera na Ziemię, ale przekazywany do drugiej sondy na orbicie Czerwonej Planety. Gdy jeden orbiter wznosi się lub zachodzi za Marsa z perspektywy drugiego, sygnał przechodzi przez jonosferę i załamuje się co pozwala poznać jej właściwościami. Badanie Zostało opublikowane w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Planets.
Naukowcy przeanalizowali 71 wzajemnych pomiarów okultacji radiowej pomiędzy dwoma satelitami Europejskiej Agencji Kosmicznej orbitującymi wokół Marsa – Mars Express i ExoMars Trace Gas Orbiter. Trzydzieści pięć z nich zostało wykonanych w połowie dnia na Czerwonej Planecie, co pozwoliło astronomom lepiej zrozumieć to jak działa jonosfera Marsa.
Nowe dane umożliwiły badaczom obliczenie, w jaki sposób gęstość elektronowa jonosfery zmienia się w ciągu dnia. Byli oni również w stanie dowiedzieć się więcej o tym, jak codziennie zmieniają się wysokości górnych i dolnych warstw tej części atmosfery, zwanych odpowiednio M2 i M1. Astronomowie twierdzą, że pozyskane informacje wskazują, że szczytowa gęstość elektronowa warstwy M2 zmienia się w mniejszym stopniu w ciągu marsjańskiego dnia niż sugerowały to poprzednie analizy. Dane pokazują również, że warstwa M1 utrzymuje się nawet w środku dnia, co zaprzecza wcześniejszym założeniom.
.Naukowcy wykorzystali również nowe dane do obliczenia temperatury jonosfery. Okazało się, że zamiast być najgorętsza w marsjańskie południe, jej temperatura wzrasta, gdy Słońce zachodzi. Symulacje komputerowe sugerują, że to prawdopodobnie wiatry transportujące powietrze, a nie bezpośrednie ciepło słoneczne, kontrolują tę dynamikę.
Oprac. EG