Ilmu Pengetahuan Alam, dan Astronomi

Baru pengukuran ozon di atmosfer Mars sedang diperoleh dalam kampanye pengamatan yang terkoordinasi dengan Mars Express dan sebuah teleskop berbasis Hawaii. Pengamatan gabungan meliputi menetapkan jangka waktu yang lebih lama dan lebih luas daerah-daerah di Mars dari kampanye sebelumnya, dengan demikian meningkatkan kemampuan untuk memverifikasi dan memperbaiki model rinci dari atmosfer Mars. Atmosfer Mars telah memainkan peran penting dalam membentuk planet sejarah dan permukaan. Pengamatan terhadap komponen atmosfer kunci penting untuk pengembangan model akurat iklim Mars. Ini pada gilirannya diperlukan untuk lebih memahami jika kondisi iklim di masa lalu mungkin telah didukung air cair, dan untuk mengoptimalkan desain permukaan masa depan berbasis aset di Mars.
Ozon adalah pelacak penting dari proses fotokimia di atmosfer Mars. Banyaknya, yang dapat diperoleh dari karakteristik molekul fitur-fitur dalam spektrum penyerapan atmosfer, adalah berhubungan erat dengan konstituen lainnya dan ini merupakan indikator penting kimia atmosfer.
Untuk menguji prediksi dengan model-model terbaru dari proses fotokimia dan umum pola sirkulasi atmosfer, pengamatan spasial dan temporal variasi ozon diperlukan.
Kampanye terkoordinasi - dua jendela di ozon The Spektroskopi untuk Investigasi Karakteristik Atmosfer Mars (SPICAM) instrumen Mars Express telah mengukur kelimpahan ozon di atmosfer Mars sejak tahun 2003, secara bertahap membangun gambaran global sebagai wahana orbit planet.
Pengukuran ini dapat dilengkapi dengan pengamatan berbasis darat yang diambil pada waktu yang berbeda dan menggali situs yang berbeda di Mars, sehingga memperluas cakupan spasial dan temporal dari SPICAM pengukuran. Untuk menghubungkan kuantitatif tanah berbasis pengamatan dengan mereka oleh Mars Express, kampanye terkoordinasi ditetapkan untuk memperoleh pengukuran simultan.
Heterodyne Spektroskopi Inframerah, seperti yang disediakan oleh Heterodyne Instrumen untuk Planetary Wind dan Komposisi (HIPWAC), hanya menyediakan akses langsung ke ozon di Mars dengan teleskop berbasis darat; yang sangat tinggi spektral daya menyelesaikan (?/??> 106) Mars ozon spektral memungkinkan fitur untuk diselesaikan ketika mereka Doppler bergeser jauh dari garis ozon asal darat.
Sebuah kampanye terkoordinasi untuk mengukur ozon di atmosfer Mars, menggunakan SPICAM dan HIPWAC, telah berlangsung sejak 2006. Unsur terbaru dari kampanye ini adalah serangkaian pengamatan berbasis darat menggunakan HIPWAC pada NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) di Mauna Kea di Hawaii. Ini diperoleh antara 8 dan 11 Desember 2009 oleh sebuah tim astronom yang dipimpin oleh Kelly Fast dari Sistem Planetary Laboratory, di NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), di Amerika Serikat.
Pengamatan telah dikoordinasikan terlebih dahulu dengan ilmu Mars Express tim operasi, untuk memastikan tumpang tindih dengan pengukuran ozon dilakukan dalam periode yang sama ini dengan SPICAM.
Tujuan utama dari kampanye Desember 2009 adalah untuk mengkonfirmasi bahwa pengamatan yang dilakukan dengan SPICAM (yang mengukur luas fitur penyerapan ozon yang berpusat di sekitar 250 nm) dan HIPWAC (yang mendeteksi dan mengukur ozon fitur penyerapan 9,7 m) mengambil kelimpahan ozon total yang sama , meskipun dilakukan pada dua bagian yang berbeda dari spektrum elektromagnetik dan memiliki kepekaan yang berbeda dengan profil ozon.
Kampanye serupa pada tahun 2008, pada umumnya telah divalidasi konsistensi hasil pengukuran ozon diperoleh dengan SPICAM dan HIPWAC instrumen (lihat publikasi yang terkait dengan Cepat, KE et al. [2009]).
Hasil dari kampanye yang sukses Kondisi cuaca dan melihat sangat bagus di situs IRTF selama kampanye Desember 2009, yang memungkinkan untuk spektra berkualitas baik akan diperoleh dengan instrumen HIPWAC.
Kelly dan rekan-rekannya berkumpul pengukuran ozon untuk sejumlah lokasi di Mars, baik di planet belahan bumi utara dan selatan. Selama empat hari ini kampanye yang SPICAM pengamatan terbatas pada belahan bumi utara. Beberapa HIPWAC pengukuran simultan dengan pengamatan oleh SPICAM memungkinkan perbandingan langsung. HIPWAC lain pengukuran dibuat dalam waktu dekat untuk melewati orbit SPICAM yang terjadi di luar tanah-teleskop berdasarkan pengamatan dan juga akan digunakan untuk perbandingan.
Tim juga melakukan pengukuran kelimpahan ozon di atas Mayor Syrtis daerah, yang akan membantu untuk membatasi model fotokimia di wilayah ini.
Menghubungkan dataset untuk perspektif yang lebih luas Analisis data dari kampanye terbaru ini adalah berkelanjutan, dengan tindak lanjut lain kampanye terkoordinasi HIPWAC dan pengamatan SPICAM sudah dijadwalkan untuk bulan Maret tahun ini.
Menempatkan kompatibilitas data dari kedua alat musik pada basis yang kuat akan mendukung menggabungkan tanah berbasis inframerah SPICAM pengukuran dengan pengukuran ultraviolet dalam menguji model fotokimia atmosfer Mars. Perluasan cakupan yang diperoleh dengan menggabungkan dataset ini membantu untuk lebih akurat menguji model prediksi oleh atmosfer.
Ini juga akan menghubungkan SPICAM kuantitatif pengamatan untuk pengukuran jangka panjang yang dibuat dengan alat dan HIPWAC pendahulunya IRHS (Heterodyne Infrared Spectrometer) yang kembali ke 1988. Hal ini akan mendukung studi tentang perilaku jangka panjang dan terkait ozon kimia di atmosfer Mars pada skala waktu lebih lama dibandingkan dengan misi ke Mars.
Sumber: Marsspace.com

Astrobiology Magazine (PM): Mari kita bicara tentang kertas yang baru saja diterbitkan dalam jurnal Science. Jean-Loup Bertaux (JLB): kertas kami adalah tentang cahaya yang ditemukan di sisi malam Mars. Hingga kini, belum ada deteksi cahaya alami ini, atau "udara bercahaya." Ini telah dilihat pada hari sisi Mars oleh Mariner 6, 7 dan 9 dalam ultraviolet, tapi tidak ada pengamatan dari sisi malam.
PM: Bagaimana semacam ini cahaya yang dihasilkan?
JLB: Salah satu cara adalah melalui emisi diproduksi secara kimiawi. Yang terjadi dalam atmosfir bumi, dan telah dilihat di atmosfer Venus, dan kami telah menemukan untuk pertama kalinya itu terjadi di atmosfer Mars.
PM: Jadi cahaya malam ini disebabkan oleh reaksi kimia yang terjadi di atmosfer.
JLB: Ya. Ada beberapa mekanisme, tapi yang saya bicarakan adalah emisi yang dihasilkan ketika satu atom nitrogen menggabungkan dengan satu atom oksigen untuk membentuk molekul baru yang disebut nitric oksida, NO. Ketika recombines, itu memancarkan satu foton.Foton ini mungkin memiliki beberapa panjang gelombang yang berbeda, tetapi panjang gelombang foton ini cukup khas dari molekul oksida nitrat ini.
Ada pengamatan serupa dari planet Venus pada 1980-an, pertama dengan International Ultraviolet Explorer teleskop, oleh Paul Feldman dan koleganya di Johns Hopkins, dan dengan spektrometer UV Pioneer Venus, oleh Charlie Barth dan rekan-rekannya di University of Colorado. Mekanisme menghasilkan spektrum yang sudah dipahami pada waktu itu, dan sekarang kita melihat hal yang sama terjadi di atmosfer Mars.
Jadi, apa yang terjadi? Mengapa Anda memiliki emisi semacam ini? Itu karena di bagian atas atmosfer Mars, pada hari sisi, Anda memiliki molekul nitrogen, N2. Anda juga telah oksigen molekul, O2. Mereka bukan konstituen utama dari atmosfer, tapi tetap saja, mereka di sana.Mereka kemudian foto-dipisahkan oleh sinar ultraviolet ekstrim ke atom nitrogen dan atom oksigen.
Mereka tidak bergabung kembali sampai mereka tenggelam dalam suasana, karena ketika mereka pergi ke kepadatan meningkat. Peningkatan hasil kerapatan peningkatan dalam jumlah rekombinasi. Dan setiap kali Anda memiliki rekombinasi nitrogen dan oksigen atom, satu foton dipancarkan. Di Mars, kita menemukan bahwa emisi berada pada ketinggian antara 60 dan 80 kilometer. Ini adalah bukti dari udara bergerak turun, tapi tidak hanya di mana saja - hal itu terjadi pada lintang selatan yang tinggi, di tempat yang selalu gelap pada saat kita membuat pengamatan kami.
Ketika kami menemukan emisi ini, saat itu musim dingin di belahan bumi selatan, sehingga seluruh wilayah kutub selatan sama sekali dalam gelap. Hal ini begitu dingin saat ini bahwa atmosfer Mars - karbon dioksida - yang beku dan membentuk lapisan karbon dioksida beku di sekitar Kutub Selatan. Beku ini lapisan karbon dioksida telah diukur sekitar 1 meter tebal.
Anda memiliki semua ini udara karbon dioksida yang datang ke sana dan kondensasi, dan Anda harus memiliki udara masuk untuk menggantikan udara yang terkondensasi. Jadi emisi cahaya menunjukkan ada aliran udara yang turun dari ketinggian tinggi, akan turun tepat di atas Kutub Selatan.
Ini memberi kita cara optik untuk mendeteksi sirkulasi aliran udara Mars. Hal ini tidak begitu mudah untuk memahami sirkulasi atmosfer, karena anda memerlukan beberapa pengukuran angin, dan kita tidak memiliki banyak instrumen pengukuran angin di Mars. Kami memiliki beberapa stasiun di atas tanah, tapi tak ada di latitud tinggi.
Jadi, teknik ini akan memungkinkan kita untuk mempelajari lebih baik sirkulasi atmosfer Mars.Itu sangat penting dari sudut pandang teknologi, karena jika Anda ingin menempatkan sesuatu di tanah yang harus Anda lakukan apa yang disebut Edl - entri, keturunan, dan pendaratan.Penyidikan harus melalui udara dengan menggunakan parasut, dan kemudian tanah.
Anda dapat menggunakan atmosfer sebagai semacam capturer dari pesawat ruang angkasa dengan menggunakan aerocapture atau aerobraking. Tapi kau perlu tahu bagaimana suasana tersebut berfungsi untuk benar-benar menggunakan teknik tersebut.
Kami memiliki model sirkulasi umum atmosfer, tapi aku akan mengatakan model ini tidak sepenuhnya divalidasi. Memang, studi kami adalah salah satu cara untuk memvalidasi model.
PM: Anda mengatakan oksida nitrat yang berasal dari foto-disosiasi molekul O2 tinggi di atmosfer. Mana oksigen berasal? Dari foto-disosiasi air?
JBL: Sedikit, tapi O2 adalah juga diproduksi oleh disosiasi karbon dioksida di bagian atas atmosfer - yang merupakan sumber utama. Jadi Anda memiliki produksi berkelanjutan oksigen atom dan molekul oksigen.
PM: Apakah ada sesuatu yang penemuan Anda memberitahu kita tentang kondisi Mars saat ini atau kondisi masa lalu yang kita tidak tahu sebelumnya? JBL: Kami benar-benar belajar sesuatu tentang kondisi sekarang. Ini membuktikan bahwa ada nitrogen atom, tapi kami sudah tahu itu. Apa yang mengejutkan adalah cara suasana cerah bergerak dari sisi ke sisi gelap.
Rupanya, itu terjadi dalam pola yang berpihak pada turunnya udara di dekat Kutub Selatan.Menurut model, aliran akan jauh lebih besar dalam situasi sebaliknya, ketika musim dingin di Kutub Utara. Jadi kita akan mengharapkan untuk melihat emisi yang jauh lebih besar di Kutub Utara saat musim dingin di sana.
Ada perbedaan antara utara dan selatan musim dingin karena orbit Mars adalah eksentrik.Ketika musim dingin di Kutub Selatan, Mars adalah sangat jauh dari matahari, dan ketika itu musim dingin di Kutub Utara, Mars adalah dekat matahari.
AM: Ketika Anda berbicara tentang perpindahan udara turun, aku membayangkan angin bergegas untuk mengisi kekosongan itu. Hal ini mengingatkan saya pada sistem cuaca di bumi, seperti ketika dua front bertemu dan menghasilkan badai. Adalah sesuatu seperti itu terjadi di Mars?
JBL: Aku benar-benar tidak menggambarkan seperti itu. Model yang menunjukkan bahwa selama musim dingin selatan, misalnya, ada pola angin yang beredar di sekitar tiang pada kecepatan yang agak besar. Ini adalah situasi pusaran, di mana udara beredar cepat di sekitar tiang. Saya memvisualisasikan bahwa mungkin udara dikirim ke semacam situasi berputar, dan ia pergi ke Kutub Selatan, hampir ke tanah, mungkin.
PM: Apakah itu sama sekali berhubungan dengan setan debu Mars?
JBL: Tidak, saya tidak berpikir begitu. Debu setan cukup lokal, saya akan berkata. Dan mereka tidak terjadi di malam musim dingin, mereka diproduksi jika ada matahari dan beberapa situasi partikel debu.
PM: Jadi seperti Bumi, Mars memiliki atmosfer yang dinamis sistem. Hal memperoleh semua mixed up, dan itu bukan dunia mati, dalam arti, seperti sering dijelaskan.
JBL: Tidak, suasana Mars adalah suasana yang hidup. Itu cukup dinamis. Tapi kita masih belum sepenuhnya memahami atmosfer Mars.
PM: Astrobiology Magazine mensponsori sebuah perdebatan tentang terraforming Mars, dan peserta kami menunjukkan bahwa kita harus memahami bagaimana sistem bekerja Mars sebelum kita dapat mulai membahas hal-hal seperti mengubah lingkungan planet. Untuk satu hal, suasana Mars tidak seperti atmosfer Bumi.
JBL: Tidak, itu adalah lebih tipis, kira-kira faktor sekitar 150 kali lebih tipis. Tapi tetap saja, tentang terraforming, aku punya beberapa rencana untuk itu!
PM: Benarkah? Selama perdebatan, Jim Kasting kata dia pikir Mars bisa terraformed bagi tanaman, setelah sekitar 40.000 tahun karbon pemakaman, tapi ia tidak bisa meramalkan Mars yang cocok bagi manusia sampai jutaan tahun kemudian.
JBL: Saya punya rencana yang lebih cepat. Idenya adalah Anda menggali lubang besar, mungkin pada posisi 45 derajat kecenderungan, di kawah Hellas, yang sudah di ketinggian rendah. Mungkin Anda perlu lubang 45 kilometer, yang tidak begitu mudah. Tetapi seluruh atmosfer Mars akan turun ke dalam lubang.
Dua hal yang akan terjadi. Pertama-tama, tekanan di dasar lubang akan menjadi sekitar 1 bar - jauh lebih tinggi daripada di permukaan. Ini juga akan suhu yang lebih hangat, karena ketika Anda pergi ke bawah, tekanan meningkat dan suhu juga naik. Anda akan memiliki cukup CO2 dan air yang cukup mungkin untuk memiliki efek rumah kaca dan air cair.
Air asin cair pada beberapa derajat lebih rendah daripada 0 derajat Celcius, tergantung pada jumlah garam. Bahkan, air asin menuntut jauh lebih kecil daripada air murni dalam hal jumlah pemanasan rumah kaca diperlukan untuk itu tetap cair. Dan kehidupan suka air asin. Mungkin, situasi seperti yang mungkin terjadi di masa lalu di Mars, tanpa memerlukan 45 kilometer dalam lubang! Tetapi kombinasi air asin dan pemanasan rumah kaca mungkin diperlukan di masa depan bagi kita untuk menopang kehidupan apa pun di sana.
PM: Jadi Anda memperkirakan suatu habitat tanaman dan orang-orang daripada upaya untuk terraform seluruh planet.
JBL: Ya, itu benar. Ini akan menjadi lokal, tapi setelah itu mungkin Anda dapat memulai proyek lainnya. Anda menanam pohon di sana, dan mereka mungkin menghasilkan karbon, dan itu akan menjadi titik awal yang baik.
Sumber:  marsdaily.com

Beberapa ilmuwan akan pergi ke mana saja untuk pengujian yang tepat, termasuk mulut (tidur) Hawaii gunung berapi. Dr Inge Sepuluh Kate, University of Maryland Baltimore County asisten riset, memimpin ekspedisi ke atas sebuah kerucut cinder Mauna Kea, Hawaii, untuk menguji prototipe untuk sebuah instrumen yang akan menjadi laboratorium mini untuk menemukan komposisi batuan dan atmosfer pada bulan, asteroid, dan planet-planet di tata surya. Instrumen sedang dibangun di NASA Goddard Space Flight Center di Greenbelt, Md, dan ilmuwan Dr Daniel Goddard Glavin bergabung dengan ekspedisi, yang dimulai 29 Januari dan dibungkus 5 Februari. Meskipun prototipe berbobot dalam pada sekitar 80 kilogram dan adalah tentang ukuran kecil kamar asrama kulkas, tim berencana untuk menyusut seukuran koper, dan memberikan dikelola yang lebih berat sekitar 20 kilogram.
"Idenya adalah bahwa hal itu dapat dibawa dan digunakan oleh astronot atau robot kecil penemu," kata Ten Kate. Versi final akan disebut uap, untuk Analisis Volatile oleh Pirolisis regolith, NASA memanas berbicara atas tanah dan menganalisis gas. Berisi prototipe oven kecil yang panas secara bertahap sampel untuk lebih dari 2.500 derajat Fahrenheit (sekitar 1400 derajat Celsius).
Ketika suhu naik, menguapkan senyawa yang berbeda dan diarahkan ke spektrometer massa, yang memisahkan dan mengidentifikasi atom dan molekul berdasarkan berat badan dan muatan listrik.
Mengapa gunung berapi? "The medan dan komposisi yang mirip dengan apa yang kita harapkan untuk menemukan di Bulan, asteroid, dan Mars," kata Ten Kate. "Juga, akan ada outgassing dari gunung berapi, sehingga kita dapat menguji kemampuan kita untuk mengukur jejak gas dalam atmosfer. Akhirnya, perbedaan di antara berbagai daerah di abu gunung berapi kerucut akan halus, jadi tes yang baik sensitivitas kita dan kita kemampuan untuk membedakan berbagai daerah. "
Tujuan dari uji lapangan adalah untuk mendapatkan kejutan, dan tim pasti menemukan beberapa:
"Pelajaran 1 - kesalahan yang PERNAH terjadi di laboratorium AKAN terjadi pada Anda di lapangan," tulis Sepuluh Kate di hari-demi-hari tentang ekspedisi.
"Setelah menukar kosong untuk real (1-meter dalam basah) sampel dan meninggalkan yang pada 50 derajat C selama beberapa saat untuk membuang air, sudah waktunya untuk mulai mengukur sampel nyata kami yang kedua! Dan kemudian Residual Gas Analyzer (RGA) menyerah ... Banyak trouble shooting kemudian, tampaknya ada sesuatu yang salah dengan tegangan pergi ke quadrupole batang dari RGA, jadi kami memutuskan untuk meninggalkannya memanggang di 200 derajat C selama beberapa jam untuk mendapatkan menghilangkan potensi kontaminasi dan menelepon perusahaan besok. "
"Sebelum meninggalkan lapangan untuk situs yang saya telah berbicara dengan perusahaan, yang mengirimi saya panduan penanganan masalah (kenapa hal-hal itu bukan standard di manual?). Segera setelah kami telah diverifikasi segala sesuatu yang lain baik-baik saja, kami bekerja dengan cara kami melalui pemecahan masalah. Setelah sekitar 30 detik kami telah mengidentifikasi masalah - 3 digoreng transistor. "
"Chris Johnson, kami VAPOR pahlawan tak tergantikan, telah menegaskan bahwa unit baru akan dikirim keluar untuk sampai ke sini besok 17.00. Tapi untuk amannya kami memutuskan untuk memesan penggantian transistor untuk bermalam pengiriman juga. Lalu kami mematikanuap dan menutupinya selama dua hari hibernate. Hal ini memberi saya kesempatan yang baik untuk menekankan bahwa alasan bahwa uap tidak bekerja tidak ada hubungannya dengan bagian yang sebenarnya kami uji, oven, tapi dengan beberapa spektrometer massa komersial. "
"Pelajaran 2 - TIDAK tolol dan kembali ke situs lapangan sekitar 23,00 untuk mengisi generator untuk menjaga semuanya hangat. Sekitar 15,30 sistem kami meninggalkan dan berjalan dan berjalan kaki kembali ke HP-pondok, di mana saja setelah mandi Saya mendapat telepon bahwa generator telah mati (bukan kehabisan bensin, hanya mati). Sigh ... Tapi, generator dan digantikan dengan membimbing orang yang menggantikan itu, melalui panel yang berbeda di bagian depan, semuanya tampak baik-baik saja (terlepas dari panggang keluar suhu yang jatuh ~ 100 derajat C), sehingga kembali ke atas dan berjalan. "
Tetapi tim mengatasi kesulitan-kesulitan ini:
"Kami bertemu semua tujuan-tujuan kita selama tes lapangan uap di Mauna Kea yang mencakup analisis suatu sampel ventilasi gas vulkanik serta regolith dikumpulkan dari permukaan kawah turun sampai 4 meter," kata Glavin. "Yang dingin dan lingkungan berdebu di gunung berapi itu sangat menantang untuk uap, dan masa depan modifikasi ke unit bidang termasuk perlindungan debu akan dibuat sebelum kampanye lapangan berikutnya. Secara keseluruhan, kami sangat senang dengan kinerja uap dan berharap untuk berpartisipasi dalam bulan lain dan Mars bidang analog kampanye di masa depan. "
Dan itu tidak semua pekerjaan:
"Sekitar 8 Lebah madu Kris dan Jack dan aku kembali ke situs untuk mengisi generator saya. Setelah kami selesai kami mematikan lampu mobil dan memiliki pemandangan paling indah langit malam dan Bima Sakti yang pernah kualami. Semuanya gelap kecuali bintang-bintang. Sangat, sangat, sangat indah, "kata Ten Kate.