ExoMars 2016 -- Протон-М/Бриз-М -- Байконур -- 14.03.2016, 12:31 ДМВ

Автор Space Alien, 18.06.2015 10:07:45

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

tnt22

Источник

Цитата«ЭкзоМарс» обнаружил новые полосы поглощения углекислоты и озона
27.07.2020 ИКИ ЕКА

Российский спектрометрический комплекс АЦС на борту марсианского орбитального зонда TGO (российско-европейский проект «ЭкзоМарс») зарегистрировал линии поглощения углекислого газа и озона, которые не наблюдались раньше ни на Земле, ни в космосе. Благодаря высокой чувствительности АЦС выяснилось, что углекислота и озон могут проявлять себе именно в том диапазоне инфракрасного спектра, где ожидается обнаружить сигнал от молекул метана. Этот газ -- один из возможных биомаркеров, поэтому открытие может заставить пересмотреть и предыдущие публикации на тему измерений метана на Марсе, и методы его поиска. Результаты опубликованы в двух статьях, принятых к публикации в журнале Astronomy&Astrophysics и выложенных на сайте журнала в свободном доступе.

(c) ESA/ATG medialab
TGO около Марса в представлении художника (c) ESA/ATG medialab

Новая полоса поглощения углекислого газа, обнаруженная в марсианской атмосфере спектрометром MIR/ACS на борту аппарата TGO.Иллюстрация (с) A. Trok
Новая полоса поглощения углекислого газа, обнаруженная в марсианской атмосфере спектрометром MIR/ACS на борту аппарата TGO. Сверху: полученный спектр (черный) с наложенным модельным спектром, содержащим полосы поглощения углекислого газа и воды (голубой). Модель использует базу данных спектров HITRAN 2016. Внизу: разница между данными и моделью, благодаря которой детально видны полосы поглощения. Стрелочками показаны вычисленные положения полос поглощения (цвет относится к различным механизмам их возникновения). Иллюстрация (с) A. Trokhimovskiy et al. (2020)

Пример спектра, полученного спектрометром среднего ИК-диапазона MIR/ACS на борту аппарата TGO (с) K. Olsen et al. (2020)
Пример спектра, полученного спектрометром среднего ИК-диапазона MIR/ACS на борту аппарата TGO. Вверху -- модель спектра с полосами поглощения различных газов в данном диапазоне спектра. Наиболее проявлена линия поглощения водяного пара (голубой цвет). Наиболее сильный сигнал от озона O3 (зеленый цвет) находится в правой части спектра, от углекислого газа CO2 (серый цвет) -- в левой части. Ожидаемое положение линий поглощения метана обозначено оранжевым пунктиром. Внизу -- реальный спектр (голубой цвет) и наиболее подходящий модельный спектр (оранжевый). Иллюстрация (с) K. Olsen et al. (2020)

Спектрометрический комплекс АЦС (ACS -- Atmospheric Chemistry Suite, «Комплекс для изучения химии атмосферы» Марса) был создан в ИКИ РАН и предназначен для детального исследования атмосферы Марса с помощью трех инфракрасных спектрометров. Приборы были сконструированы для поиска в первую очередь малых составляющих атмосферы. Это означает очень высокую чувствительность: высокое отношение сигнала к шуму и хорошее спектральное разрешение.

В исследовании использовались данные спектрометра MIR (средний ИК-диапазон 2.3-4.2 микрометра) в составе ACS, полученные за один марсианский год, то есть примерно с начала работы TGO на орбите вокруг Марса с весны 2018 года.

В этом участке ИК-спектра ожидалось найти полосы поглощения метана, расположенные в районе 3.3 микрометра. Метан -- один из основных биомаркеров, которые могут свидетельствовать о возможной жизни на Марсе. В этой же области длин волн находятся полосы поглощения молекул воды и углекислого газа, последний из которых составляет основную часть марсианской атмосферы.

Спектрометр MIR наблюдает в режиме солнечных затмений: прибор «смотрит» на край планеты, где сквозь атмосферу Марса просвечивают солнечные лучи. Различные вещества в атмосфере поглощают часть солнечного излучения, и тогда в спектре появляются «провалы» -- так называемые линии поглощения. Каждое вещество поглощает излучение с определёнными длинами волн, оставляя свой неповторимый «отпечаток пальцев» на спектра. Кроме этого, вещество с одной и той же химической формулой может иметь несколько полос поглощения, что свидетельствует о различии в строении молекул или разном изотопном составе (в последнем случае говорят про молекулы-изотопологи).

Как рассказывает Александр Трохимовский, сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН, первый автор одной и соавтор второй из статей, всё началось с небольших уменьшений сигнала на отдельных длинах волн в спектрах, полученных прибором MIR. Некоторое время эти особенности не привлекали внимания, вернее, считались ошибкой, возникшей во время калибровки данных. Однако после более тщательной обработки эти «артефакты» не исчезли, напротив -- обнаружилось около 30 слабых линий поглощения, положение которых не соответствовало ни одной из тех, что уже содержались в спектрометрических базах данных. Явление наблюдалось на малых (ниже 20 км) высотах над поверхностью Марса.

После теоретического анализа было высказано предположение, что речь идёт об открытии новой полосы поглощения основного изотополога углекислого газа (его молекула составлена из основных изотопов углерода и кислорода 12С и 16O), которая возникает в результате магнитно-дипольного перехода. До работы TGO эта полоса считалась запрещенной, не наблюдалась ни на Земле, ни в космосе, и отсутствует в спектроскопических базах данных.

В случае с озоном ситуация была несколько иной. Озона в атмосфере Марса мало, но впервые его открыли еще в экспериментах на аппаратах Mariner 7 и 9 (НАСА) в 1970-х гг., и с тех пор наблюдения велись в основном в ультрафиолете -- этот метод позволяет измерять содержание озоны на высотах больше 20 км над поверхностью. С помощью прибора MIR впервые удалось детектировать озон в инфракрасном диапазоне в районе 3 микрометров и на низких высотах над поверхностью.

«Обе полосы поглощения: и углекислоты, и озона -- находятся именно в том диапазоне, где мы ожидали увидеть метан», -- подчеркивает Кевин Олсен (Kevin Olsen), сотрудник факультета физики Оксфордского университета (Великобритания) и первый автор статьи, посвящённой озону. Вопрос о том, есть или нет метан в атмосфере Марса, до сих пор остаётся открытым: данные наблюдений орбитального аппарата Mars Express (ЕКА) и марсохода Curiosity (НАСА) в кратере Гейл свидетельствуют в его пользу, однако исключительно чувствительные спектрометры TGO миссии «ЭкзоМарс-2016» не подтверждают эти выводы.

Тот факт, что в этом же спектральном диапазоне находятся полосы поглощения углекислоты и озона, может заставить существенно пересмотреть методы поиска метана. Кроме этого, новые результаты помогают понять, как молекулы CO2 и O3 взаимодействуют друг с другом и с солнечным светом, а значит -- прояснить химию процессов в атмосфере Марса. «Эти результаты существенно продвигают нас к лучшему пониманию Марса -- к более высокому уровню точности и понимания того, что происходит в его атмосфере», -- заключает Александр Трохимовский.

«Эти работы являются прямым результатом чрезвычайно успешного и продолжающегося сотрудничества между европейскими и российскими учеными в рамках космической программы «ЭкзоМарс», -- подчеркивает Хокан Шведхем (Hakan Svedhem), научный руководитель миссии с европейской стороны. «Опубликованные статьи устанавливают новые стандарты для будущих наблюдений и миссий, и приближают нас к раскрытию загадок Красной планеты».

TGO продолжает работу. На следующем этапе проекта «ЭкзоМарс», который должен начаться в 2022 г. с запуском посадочной платформы «Казачок» и марсохода «Розалинд Франклин», исследования будут продолжены уже с поверхности Марса. Возможно, что «взгляд с двух сторон» поможет решить загадку метана и поисков возможных следов жизни на Красной планете.

***

tnt22

Источник - ИКИ РАН
https://www.roscosmos.ru/29237/

Цитата

Российский спектрометр АЦС не обнаружил фосфин в атмосфере Марса
18.09.2020 | ИКИ

Как показал оперативный анализ данных спектрометра среднего инфракрасного диапазона МИР (входит в состав комплекса АЦС) на борту аппарата TGO миссии «ЭкзоМарс-2016», фосфина в атмосфере Красной планеты нет, чувствительность измерений составляет 2 ppb (parts per billion, частиц на миллиард).


Состав спектрометрического комплекса АЦС и направление лучей зрения приборов (с) Роскосмос/ЕКА/АЦС/ИКИ


Спектрометр МИР ходе сборки (с) Роскосмос/ЕКА/АЦС/ИКИ


Спектрометр МИР во время испытаний (с) Роскосмос/ЕКА/АЦС/ИКИ

Интерес к фосфину как возможному индикатору биологической активности появился после недавней публикации результатов об обнаружении этого вещества в атмосфере Венеры в концентрации около 20 ppb.

Цитата: undefined«Нам стало интересно посмотреть, есть ли "следы" фосфина в данных спектрометра МИР за два года измерений. Наш прибор работает в широком диапазоне длин волн, в том числе там, где находятся полосы поглощения фосфина -- 4,2 микрона», -- говорит Александр Трохимовский, ведущий по спектрометру МИР, сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН.

МИР -- один из трех спектрометров в составе российского прибора АЦС, который с 2018 года работает на борту аппарата TGO миссии «ЭкзоМарс-2016». Его задача -- поиск малых составляющих в атмосфере Марса, в первую очередь метана, который пока считается основным кандидатом в биомаркеры.

Однако, как показывают недавние «новости с Венеры», интересным с точки зрения наличия жизни может быть не только метан.

Цитата: undefined«Спектральное разрешение прибора очень высоко, и он мог бы зарегистрировать достаточно малые концентрации фосфина. Но, как показывают наши данные, фосфина в атмосфере Марса нет или очень мало, не более 2 частиц на миллиард. К сожалению, этот биомаркер на Красной планете, видимо, отсутствует».

Эти результаты планируется опубликовать в ближайшее время.

Для Марса всё ещё актуальными остаются поиски метана. По данным АЦС содержание этого газа в атмосфере также мало -- не более 5 частиц на триллион. Тем таинственнее выглядят явления резких повышений концентраций, которые зарегистрировали приборы марсохода Curiosity -- до 21 частицы на миллиард у поверхности планеты. Как происходят эти «выбросы» и почему они так быстро разрушаются в атмосфере -- вопрос, на который ещё предстоит найти ответ, в том числе, в ходе второго этапа проекта «ЭкзоМарс».

***

tnt22

https://nauka.tass.ru/nauka/9630355

Цитата5 ОКТ, 16:07
Зонды "Экзомарс-TGO" и "Марс-Экспресс" совместно изучат атмосферу Марса

ТАСС, 5 октября. Европейский зонд "Марс-Экспресс" и российско-европейская миссия "ЭкзоМарс-TGO" проведут в конце осени серию совместных наблюдений за атмосферой Марса для того, чтобы детально изучить физические характеристики планеты. Об этом рассказал научный руководитель миссии в Европейском космическом агентстве (ЕКА) Дмитрий Титов.

"В ноябре или декабре мы планируем провести серию совместных наблюдений с коллегами из научной команды "ЭкзоМарс-TGO", в рамках которых мы проверим то, как сильно изменится радиосигнал при движении от одного аппарата к другому", - сказал Титов, выступая на XI Московском международном симпозиуме по исследованиям Солнечной системы, который проходит в Институте космических исследований РАН.

Эти данные, как пояснил ученый, помогут планетологам получить детальную информацию по химическому составу атмосферы Марса, точно измерить ее плотность и толщину, а также узнать другие физические свойства воздушной оболочки Красной планеты.

Научная команда зонда "Марс-Экспресс" планирует провести совместные наблюдения с китайской межпланетной станцией "Тяньвэнь-1". Это должно произойти в следующем году, когда последняя прибудет к Марсу и выйдет на стабильную орбиту. В рамках этих наблюдений оба аппарата объединят усилия для изучения структуры многослойных отложений льда и горных пород на полюсах Красной планеты.

tnt22

https://nauka.tass.ru/nauka/9631831

Цитата5 ОКТ, 18:48
В атмосфере Марса нашли следы соляной кислоты

ТАСС, 5 октября. Инструменты зонда "ЭкзоМарс-TGO" впервые зафиксировали в атмосфере Марса следы соляной кислоты. Предположительно она появилась благодаря взаимодействию частичек соли, воды и солнечных лучей в верхних слоях атмосферы планеты. Об этом рассказал главный специалист отдела физики планет Института космических исследований РАН Александр Трохимовский.

"Поиски соляной кислоты были одной из главных задач миссии. Ее пары присутствуют в земной атмосфере, куда они попадают в результате извержений вулканов. В почве Марса, как мы уже знаем из результатов работы марсоходов, присутствует большое количество перхлоратов, однако предположительно связанные с ними следы хлора и соляной кислоты в атмосфере Марса раньше никогда не находили", - рассказал ученый во время выступления на XI Московском международном симпозиуме по исследованиям Солнечной системы.

Миссия "ЭкзоМарс-TGO" уже три года изучает атмосферу Марса, измеряя концентрации различных газов. Одна из ее главных задач заключается в том, чтобы оценить концентрацию метана в марсианской атмосфере и найти возможные источники этого газа.

За первый год работы инструменты "ЭкзоМарса-TGO" не зафиксировали никаких следов метана в атмосфере Марса. При этом тогда же датчики марсохода Curiosity зафиксировали выброс метана в кратере Гейл.

Трохимовский и его коллеги, работавшие с российским спектрометром ACS, впервые обнаружили в атмосфере Марса пары соляной кислоты. Планетологи считают, что их источником могут выступать как обширные запасы перхлоратов, соединений хлора, кислорода и других элементов, присутствующие в почве Марса, так и различные геологические процессы в его недрах.

"Расчеты теоретиков показывали, что в атмосфере Марса должно быть очень немного паров соляной кислоты, ее концентрация не должна была превышать 0,3 части на миллиард. Поэтому изначально мы не удивились тому, что наш прибор не фиксировал никаких заметных следов присутствия HCl в марсианском воздухе", - продолжил ученый.

Круговорот хлора на Марсе

Когда планетологи изучили спектральные данные ACS в поисках всех возможных вариаций линий поглощения и излучения, которые были связаны с соляной кислотой, то нашли однозначные следы присутствия HCl в марсианском воздухе. Впоследствии этот факт подтвердили данные с прибора NOMAD, который установлен на борту "ЭкзоМарса-TGO".

Последующие наблюдения показали, что соляная кислота быстро появлялась и исчезала из атмосферы Марса. Астрономы пока не понимают, из-за чего это происходит. Опираясь на схожие колебания в концентрации паров воды и соляной кислоты в верхних слоях атмосферы Марса, Трохимовский и его коллеги предполагают, что ее источником служат мелкие пылинки, покрытые большим количеством поваренной соли или других соединений хлора.

Во время пылевых бурь они могут подниматься на большую высоту, где эти частицы соли начинают взаимодействовать с водой и ультрафиолетовым излучением Солнца. В результате образуется атомарный хлор, который реагирует с различными соединениями водорода и формирует молекулы соляной кислоты.

Впоследствии эти молекулы или расщепляются солнечным ультрафиолетом, или же вступают в реакции с частицами пыли. В результате формируются новые молекулы поваренной соли и перхлоратов, которые в конечном итоге оказываются в верхних слоях марсианского грунта.

Трохимовский и его коллеги не исключают, что соединения хлора представляют собой следы каких-то геологических процессов на Марсе. Однако вероятность этого исчезающе мала. В частности, ученые не зафиксировали следов других вулканических газов, таких как двуокись серы, а также не обнаружили всплесков в концентрации соляной кислоты во время марсотрясений, которые фиксирует американская посадочная платформа InSight.

Ученые надеются, что понять, почему пары соляной кислоты очень быстро исчезают из марсианской атмосферы и почему ее концентрация сильно различается в разных регионах планеты, помогут дальнейшие измерения. Благодаря этому можно будет узнать, какую роль хлор играет в химической эволюции Марса.