ExoMars descobreix nous gasos i rastreja la pèrdua d’aigua a Mart


Ciència i exploració

10/02/2021
1699 vistes
23 m’agrada

La sal marina incrustada a la superfície polsosa de Mart i envoltada a l’atmosfera del planeta ha provocat el descobriment del clorur d’hidrogen: la primera vegada que l’Orbiter ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter detecta un gas nou. La sonda també proporciona informació nova sobre com Mart perd la seva aigua.

Una de les principals investigacions de l’exploració de Mart és la recerca de gasos atmosfèrics relacionats amb l’activitat biològica o geològica, així com la comprensió de l’inventari d’aigües del passat i present del planeta, per determinar si Mart hagués pogut ser habitable i si hi hagués algun dipòsit d’aigua accessible per a futura exploració humana. Dos nous resultats de l’equip ExoMars publicats avui a Avenços científics donar a conèixer una classe de química completament nova i proporcionar més informació sobre els canvis estacionals i les interaccions superfície-atmosfera com a forces motores de les noves observacions.

Una nova química

“Ho hem fet va descobrir el clorur d’hidrogen per primera vegada a Mart. Es tracta de la primera detecció d’un gas halogen a l’atmosfera de Mart i representa un nou cicle químic per entendre ”, afirma Kevin Olsen de la Universitat d’Oxford, Regne Unit, un dels científics principals del descobriment.

El clorur d’hidrogen gasós, o HCl, comprèn un àtom d’hidrogen i clor. Els científics de Mart sempre van estar pendents dels gasos a base de clor o sofre perquè són possibles indicadors d’activitat volcànica. Però la naturalesa de les observacions de clorur d’hidrogen, el fet que es detectés al mateix temps en llocs molt distants, i la manca d’altres gasos que s’esperarien de l’activitat volcànica, apunta a una font diferent. És a dir, el descobriment suggereix una interacció totalment nova superfície-atmosfera impulsada per les estacions de pols a Mart que no havien estat explorades anteriorment.

Descobrint nous gasos a Mart

En un procés molt similar al que es veu a la Terra, les sals en forma de clorur de sodi – restes d’oceans evaporats i incrustats a la superfície polsosa de Mart – són elevades a l’atmosfera pels vents. La llum del sol escalfa l’atmosfera provocant l’augment de pols, juntament amb el vapor d’aigua alliberat dels casquets de gel. La pols salada reacciona amb l’aigua atmosfèrica per alliberar clor, que després reacciona amb molècules que contenen hidrogen per crear clorur d’hidrogen. Altres reaccions podrien veure com la pols rica en clor o àcid clorhídric tornava a la superfície, potser com a perclorats, una classe de sal feta d’oxigen i clor.

“Necessiteu vapor d’aigua per alliberar el clor i necessiteu els subproductes de l’aigua, l’hidrogen, per formar clorur d’hidrogen. L’aigua és fonamental en aquesta química ”, diu Kevin. “També observem una correlació amb la pols: veiem més clorur d’hidrogen quan l’activitat de la pols augmenta, un procés vinculat a l’escalfament estacional de l’hemisferi sud “.

Com es pot crear clorur d’hidrogen a Mart

L’equip va veure per primera vegada el gas durant la tempesta de pols mundial del 2018, observant-lo aparèixer simultàniament tant en els hemisferis nord com en el sud, i va ser testimoni de la seva desaparició sorprenentment ràpida al final del període estacional de pols. Ja estan examinant les dades recollides durant la temporada de pols següent i veuen que l’HCl torna a pujar.

“És increïblement gratificant veure els nostres instruments sensibles detectar un gas mai vist a l’atmosfera de Mart”, diu Oleg Korablev, investigador principal de l’instrument Atmospheric Chemistry Suite que va fer el descobriment. “La nostra anàlisi relaciona la generació i la disminució del gas clorur d’hidrogen amb la superfície de Mart”.

Es necessitaran proves exhaustives de laboratori i noves simulacions atmosfèriques globals per entendre millor la interacció superfície-atmosfera basada en el clor, juntament amb les observacions continuades a Mart per confirmar que la pujada i la caiguda de HCl és impulsada per l’estiu de l’hemisferi sud.

“El descobriment del primer nou traça de gas a l’atmosfera de Mart és una fita important per a la missió Trace Gas Orbiter”, diu Håkan Svedhem, científic del projecte ExoMars Trace Gas Orbiter de l’ESA. “Aquesta és la primera nova classe de gas descoberta des de la suposada observació de metà per part de Mars Express de l’ESA el 2004, que va motivar la cerca d’altres molècules orgàniques i va culminar amb el desenvolupament de la missió Orbitador de gas traça, per a la qual es detecten nous gasos. un objectiu principal “.

L’augment del vapor d’aigua conté pistes sobre l’evolució del clima

A més de nous gasos, el Trace Gas Orbiter perfecciona la nostra comprensió de com Mart va perdre l’aigua, un procés que també està relacionat amb els canvis estacionals.

Es creu que l’aigua líquida va fluir una vegada per la superfície de Mart, com es demostra en els nombrosos exemples de antigues valls dessecades i canals fluvials. Avui en dia, està principalment tancat a les capes de gel i enterrat sota terra. Mart continua filtrant aigua avui en dia, en forma d’hidrogen i oxigen que s’escapen de l’atmosfera.

La comprensió de la interacció de potencials embassaments aquàtics i el seu comportament estacional i a llarg termini és clau per entendre l’evolució del clima de Mart. Això es pot fer mitjançant l’estudi del vapor d’aigua i de l’aigua “semipesada” (on un àtom d’hidrogen és substituït per un àtom de deuteri, una forma d’hidrogen amb un neutró addicional).

Seguiment de la història de l’aigua a Mart

“La proporció de deuteri / hidrogen, D / H, és el nostre cronòmetre: una potent mètrica que ens explica la història de l’aigua a Mart i com va evolucionar la pèrdua d’aigua al llarg del temps. Gràcies a l’ExoMars Trace Gas Orbiter, ara podem entendre i calibrar millor aquest cronòmetre i provar possibles nous dipòsits d’aigua a Mart “, diu Geronimo Villanueva, del Goddard Space Flight Center de la NASA i autor principal del nou resultat.

“Amb el Trace Gas Orbiter podem observar el recorregut dels isotopòlegs de l’aigua a mesura que pugen a l’atmosfera amb un nivell de detall que abans no era possible. Les mesures anteriors només proporcionaven la mitjana sobre la profunditat de tota l’atmosfera. És com si abans només tinguéssim una vista 2D, ara podem explorar l’atmosfera en 3D “, diu Ann Carine Vandaele, investigadora principal de l’instrument Nadir i Occultation for MArs Discovery (NOMAD) que es va utilitzar per a aquesta investigació.

ExoMars observant l’aigua a l’atmosfera marciana

El les noves mesures revelen una variabilitat dramàtica en D / H amb altitud i temporada a mesura que l’aigua puja de la seva ubicació original. “Curiosament, les dades mostren que una vegada que l’aigua es vaporitza completament, mostra sobretot un gran enriquiment comú en aigua semipesada i una relació D / H de sis vegades més gran que la de la Terra a tots els embassaments de Mart, cosa que confirma que s’han perdut grans quantitats d’aigua al llarg del temps “, diu Giuliano Liuzzi de la Universitat Americana i del Goddard Space Flight Center de la NASA i un dels científics principals de la investigació.

Les dades d’ExOMars recollides entre l’abril del 2018 i l’abril del 2019 també van mostrar tres casos que van accelerar la pèrdua d’aigua de l’atmosfera: la tempesta de pols mundial del 2018, una curta però intensa tempesta regional al gener del 2019 i l’alliberament d’aigua des del casquet de gel del polar sud durant els mesos d’estiu vinculat al canvi estacional. Cal destacar una ploma d’augment de vapor d’aigua durant l’estiu sud que potencialment injectaria aigua a l’atmosfera superior de manera estacional i anual.

Les futures observacions coordinades amb altres naus espacials, inclosa la MAVEN de la NASA, que se centra en l’atmosfera superior, proporcionaran informació complementària sobre l’evolució de l’aigua durant l’any marcià.

“Les estacions canviants a Mart, i en particular l’estiu relativament calorós de l’hemisferi sud, semblen ser la força impulsora de les nostres noves observacions, com ara la pèrdua d’aigua atmosfèrica augmentada i l’activitat de pols relacionada amb la detecció de clorur d’hidrogen, que veiem en els dos darrers estudis “, afegeix Håkan. “Les observacions de l’Orbiter de Trace Gas ens permeten explorar l’atmosfera marciana com mai abans”.

Com ExoMars estudia l’atmosfera

Notes per als editors

HCl transitori a l’atmosfera de Mart per Korablev et al, i Aigua molt fraccionada a mesura que ascendeix a Mart tal com va revelar ExoMars / NOMAD“de G. Villanueva et al es publiquen al número 10 de febrer de 2021 de Science Advances.

Els treballs es basen en dades recopilades pels instruments ACS i NOMAD a bord de l’ESB-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter.

Un proper document “Reaparició estacional de HCl a l’atmosfera de Mart durant la temporada de pols de l’any 35 a Mart” per K. Olsen et al ha estat acceptat per a la seva publicació a Astronomy & Astrophysics.

Per obtenir més informació, poseu-vos en contacte amb:
Oleg Korablev
Investigador principal ExoMars TGO ACS
Institut de Recerca Espacial de l’Acadèmia de Ciències de Rússia
Correu electrònic: Korab@iki.rssi.ru

Ann Carine Vandaele
ExoMars TGO NOMAD Investigador principal
Reial Institut Belga d’Aeronomia Espacial
Correu electrònic: ac.vandaele@aeronomie.be

Kevin Olsen
Departament de Física, Universitat d’Oxford, Regne Unit
Correu electrònic: Kevin.Olsen@physics.ox.ac.uk

Geronimo Villanueva
NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, MD, EUA
Correu electrònic: geronimo.villanueva@nasa.gov

Giuliano Liuzzi
Universitat Americana / NASA Goddard Space Flight Center, EUA.
Correu electrònic: giuliano.liuzzi@nasa.gov

Håkan Svedhem
Científic del projecte ESA ExoMarsTGO
Hakan.Svedhem@esa.int

Relacions amb els mitjans de comunicació de l’ESA
Media@esa.int



Publicació original

ExoMars descobreix nous gasos i rastreja la pèrdua d’aigua a Mart
× +info?
%d bloggers like this: