ESA's ExoMars Trace Gas Orbiter heeft nieuwe gassignaturen gespot op Mars. Deze ontsluiten nieuwe geheimen over de atmosfeer van Mars, en zal een nauwkeurigere bepaling mogelijk maken of er methaan is, een gas geassocieerd met biologische of geologische activiteit, bij de planeet.

De Trace Gas Orbiter (TGO) bestudeert de Rode Planeet al meer dan twee jaar vanuit een baan om de aarde. De missie heeft tot doel het mengsel van gassen te begrijpen waaruit de atmosfeer van Mars bestaat, met een speciale focus op het mysterie rond de aanwezigheid van methaan daar.

In de tussentijd, het ruimtevaartuig heeft nu nooit eerder vertoonde handtekeningen van ozon (O3) en koolstofdioxide (CO .) gezien ₂ ), gebaseerd op een volledig Marsjaar van waarnemingen door zijn gevoelige Atmospheric Chemistry Suite (ACS). De bevindingen worden gerapporteerd in twee nieuwe artikelen gepubliceerd in Astronomie en astrofysica , een onder leiding van Kevin Olsen van de Universiteit van Oxford, UK en een ander onder leiding van Alexander Trokhimovskiy van het Space Research Institute van de Russische Academie van Wetenschappen in Moskou, Rusland.

"Deze functies zijn zowel raadselachtig als verrassend, " zegt Kevin.

"Ze liggen op het exacte golflengtebereik waar we verwachtten de sterkste tekenen van methaan te zien. Vóór deze ontdekking, de CO ₂ functie was volledig onbekend, en dit is de eerste keer dat ozon op Mars is geïdentificeerd in dit deel van het infrarode golflengtebereik."

De atmosfeer van Mars wordt gedomineerd door CO ₂ , die wetenschappers observeren om temperaturen te meten, seizoenen volgen, luchtcirculatie verkennen, en meer. Ozon - dat een laag vormt in de bovenste atmosfeer van zowel Mars als aarde - helpt de atmosferische chemie stabiel te houden. Beide CO ₂ en ozon zijn op Mars waargenomen door ruimtevaartuigen zoals ESA's Mars Express, maar de voortreffelijke gevoeligheid van het ACS-instrument op TGO kon nieuwe details onthullen over hoe deze gassen omgaan met licht.

Het waarnemen van ozon in het gebied waar TGO op methaan jaagt, is een geheel onverwacht resultaat.

Wetenschappers hebben eerder in kaart gebracht hoe ozon op Mars varieert met de hoogte. Tot dusver, echter, dit is grotendeels gebeurd via methoden die afhankelijk zijn van de handtekeningen van het gas in het ultraviolet, een techniek die alleen metingen op grote hoogte mogelijk maakt (meer dan 20 km boven het oppervlak).

De nieuwe ACS-resultaten laten zien dat het mogelijk is om Mars-ozon ook in het infrarood in kaart te brengen, dus zijn gedrag kan op lagere hoogten worden onderzocht om een ​​gedetailleerder beeld te krijgen van de rol van ozon in het klimaat van de planeet.

Het methaanmysterie ontrafelen

Een van de belangrijkste doelstellingen van TGO is het onderzoeken van methaan. Daten, tekenen van methaan op Mars - voorlopig bespioneerd door missies zoals ESA's Mars Express vanuit een baan om de aarde en NASA's Curiosity-rover op het oppervlak - zijn variabel en enigszins raadselachtig.

Hoewel ook gegenereerd door geologische processen, het grootste deel van het methaan op aarde wordt geproduceerd door leven, van bacteriën tot vee en menselijke activiteit. Het detecteren van methaan op andere planeten is daarom enorm spannend. Dit geldt met name omdat het bekend is dat het gas in ongeveer 400 jaar wordt afgebroken, wat betekent dat eventueel aanwezig methaan in het relatief recente verleden moet zijn geproduceerd of vrijgekomen.

"Het ontdekken van een onvoorziene CO ₂ handtekening waar we op methaan jagen is significant, " zegt Alexander Trokhimovskiy. "Deze handtekening kon niet eerder worden verklaard, en kan daarom een ​​rol hebben gespeeld bij de detectie van kleine hoeveelheden methaan op Mars."

De waarnemingen geanalyseerd door Alexander, Kevin en collega's werden meestal op andere tijdstippen uitgevoerd dan die welke detecties van methaan op Mars ondersteunden. Daarnaast, de TGO-gegevens kunnen geen rekening houden met grote pluimen methaan, alleen kleinere hoeveelheden - en dus, momenteel, er is geen directe onenigheid tussen missies.

"In feite, we werken actief aan het coördineren van metingen met andere missies, " verduidelijkt Kevin. "In plaats van eerdere claims te betwisten, deze bevinding is een motivator voor alle teams om beter te kijken - hoe meer we weten, hoe dieper en nauwkeuriger we de atmosfeer van Mars kunnen verkennen."

Het potentieel van ExoMars realiseren

Methaan terzijde, de bevindingen laten zien hoeveel we over Mars zullen leren als resultaat van het ExoMars-programma.

"Deze bevindingen stellen ons in staat om een ​​beter begrip te krijgen van onze planetaire buur, ", voegt Alexander eraan toe.

"Ozon en CO ₂ zijn belangrijk in de atmosfeer van Mars. Door deze gassen niet goed te verantwoorden, we lopen het risico de fenomenen of eigenschappen die we zien verkeerd te karakteriseren."

Aanvullend, de verrassende ontdekking van de nieuwe CO ₂ band op Mars, nooit eerder waargenomen in het laboratorium, biedt opwindend inzicht voor diegenen die bestuderen hoe moleculen zowel met elkaar als met licht interageren - en op zoek zijn naar de unieke chemische vingerafdrukken van deze interacties in de ruimte.

"Samen, deze twee studies zetten een belangrijke stap in de richting van het onthullen van de ware kenmerken van Mars:naar een nieuw niveau van nauwkeurigheid en begrip, " zegt Alexander.

Succesvolle samenwerking in de jacht op het leven

Zoals de naam al doet vermoeden, de TGO heeft tot doel alle sporengassen in de atmosfeer van Mars te karakteriseren die zouden kunnen ontstaan ​​door actieve geologische of biologische processen op de planeet, en hun oorsprong te identificeren.

Het ExoMars-programma bestaat uit twee missies:TGO, die in 2016 werd gelanceerd en zal worden vergezeld door de Rosalind Franklin-rover en het Kazachok-landingsplatform, zal in 2022 opstijgen. Deze zullen instrumenten die complementair zijn aan ACS naar het oppervlak van Mars brengen, de atmosfeer van de planeet vanuit een ander perspectief bekijken, en deel de kerndoelstelling van het ExoMars-programma:zoeken naar tekenen van vroeger of heden leven op de Rode Planeet.

"Deze bevindingen zijn het directe resultaat van een enorm succesvolle en voortdurende samenwerking tussen Europese en Russische wetenschappers als onderdeel van ExoMars, ", zegt ESA TGO-projectwetenschapper Håkan Svedhem.

"Ze zetten nieuwe normen voor toekomstige spectrale waarnemingen, en zal ons helpen een completer beeld te schetsen van de atmosferische eigenschappen van Mars, inclusief waar en wanneer er methaan te vinden is, wat een belangrijke vraag blijft bij de verkenning van Mars."

"Aanvullend, deze bevindingen zullen leiden tot een grondige analyse van alle relevante gegevens die we tot nu toe hebben verzameld - en het vooruitzicht van nieuwe ontdekking op deze manier is, zoals gewoonlijk, erg opwindend. Elk stukje informatie dat door de ExoMars Trace Gas Orbiter wordt onthuld, markeert vooruitgang naar een nauwkeuriger begrip van Mars, en brengt ons een stap dichter bij het ontrafelen van de slepende mysteries van de planeet."