ExoMars Orbiter menemukan gas baru dan melacak kehilangan air di Mars

ExoMars mengamati air di atmosfer Mars. Kredit: ESA

Garam laut tertanam di permukaan berdebu Pasar dan terletak di atmosfer planet telah menyebabkan penemuan hidrogen klorida: pertama kalinya ESA-Roscosmos ExaMars Trace Gas ORBiter mendeteksi gas baru. Penyelidikan juga memberikan informasi baru tentang bagaimana Mars kehilangan airnya.

Penelitian penting dalam eksplorasi Mars adalah pencarian gas atmosfer yang berkaitan dengan aktivitas biologis atau geologis, serta pemahaman inventarisasi perairan masa lalu dan masa kini planet, untuk menentukan apakah Mars dapat dihuni dan dihuni. jika ada reservoir air yang dapat diakses untuk eksplorasi manusia di masa depan. Dua hasil baru dari tim ExoMars diterbitkan hari ini di Kemajuan ilmiah untuk memperkenalkan kelas kimia yang benar-benar baru dan untuk memberikan lebih banyak informasi tentang perubahan musim dan interaksi permukaan-atmosfer sebagai kekuatan pendorong pengamatan baru.

Kimia baru

“Kami pertama kali menemukan hidrogen klorida di Mars. Ini adalah deteksi pertama gas halogen di atmosfer Mars dan mewakili siklus kimia baru yang harus dipahami “, kata Kevin Olsen dari Universitas Oxford, Inggris, salah satu ilmuwan terkemuka dalam penemuan tersebut.

Gas hidrogen klorida, atau HCl, terdiri dari hidrogen dan klorin atom. Ilmuwan Mars selalu mewaspadai gas berbasis klorin atau belerang karena mereka adalah indikator kemungkinan aktivitas vulkanik. Tetapi sifat pengamatan hidrogen klorida, fakta bahwa ia terdeteksi pada waktu yang sama di tempat yang sangat jauh, dan kurangnya gas lain yang diharapkan dari aktivitas vulkanik, menunjukkan sumber yang berbeda. Artinya, penemuan tersebut menunjukkan interaksi permukaan-atmosfer yang sama sekali baru yang didorong oleh stasiun debu di Mars yang belum pernah dieksplorasi sebelumnya.

Dalam proses yang sangat mirip dengan yang terlihat di Bumi, garam dalam bentuk natrium klorida – sisa-sisa lautan menguap dan tertanam di permukaan berdebu Mars – diangkat ke atmosfer oleh angin. Sinar matahari memanaskan atmosfer menyebabkan debu naik, bersama dengan uap air yang dilepaskan dari lapisan es. Bubuk garam bereaksi dengan air di atmosfer untuk melepaskan klorin, yang kemudian bereaksi dengan molekul yang mengandung hidrogen untuk membuat hidrogen klorida. Reaksi lain bisa melihat klorin atau asam klorida AC id-Debu yang kaya kembali ke permukaan, mungkin sebagai perklorat, sejenis garam yang terbuat dari oksigen dan klorin.

“Anda membutuhkan uap air untuk melepaskan klorin dan Anda membutuhkan produk sampingan dari air, hidrogen, untuk membentuk hidrogen klorida. Air adalah kunci dalam kimia ini, ”kata Kevin. “Kami juga mengamati korelasi dengan debu: kami melihat lebih banyak hidrogen klorida seiring dengan peningkatan aktivitas debu, sebuah proses yang terkait dengan pemanasan musiman di belahan bumi selatan.”

Deteksi hidrogen klorida selama satu tahun Mars

Grafik data yang menunjukkan pengukuran hidrogen klorida di atmosfer Mars, dikumpulkan oleh Atmospheric Chemistry Suite (ACS) di atas pengorbit ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas. Deteksi juga dikonfirmasi oleh instrumen pelengkap, Nadir dan Occultation for MARs Discovery (NOMAD). Badai debu global tahun 2018 ditunjukkan dengan gradien coklat / oranye. Plot menunjukkan lokasi pengukuran dari waktu ke waktu (garis bujur matahari) dan garis lintang planet. Kredit: Korablev dkk (2021)

Tim tersebut pertama kali mendeteksi gas selama badai debu global 2018, mencatat bahwa gas itu muncul secara bersamaan di belahan utara dan selatan, dan menyaksikan hilangnya gas yang sangat cepat pada akhir periode debu musiman. Mereka sudah memeriksa data yang dikumpulkan selama musim debu berikutnya dan melihat HCl naik lagi.

“Sungguh sangat menyenangkan melihat instrumen sensitif kami mendeteksi gas yang tidak pernah terlihat di atmosfer Mars,” kata Oleg Korablev, peneliti utama dari instrumen Atmospheric Chemistry Suite yang membuat penemuan tersebut. “Analisis kami menghubungkan pembentukan dan penurunan gas hidrogen klorida ke permukaan Mars.”

Pengujian laboratorium yang komprehensif dan simulasi atmosfer global baru akan diperlukan untuk lebih memahami interaksi permukaan-atmosfer berbasis klorin, bersama dengan pengamatan lanjutan di Mars untuk memastikan bahwa naik turunnya HCl didorong oleh musim panas di belahan bumi selatan.

“Penemuan jejak gas baru pertama di atmosfer Mars adalah tonggak penting untuk misi Trace Gas Orbiter,” kata Håkan Svedhem, seorang ilmuwan di proyek ESA ExoMars Trace Gas Orbiter. “Ini adalah kelas gas baru pertama yang ditemukan sejak pengamatan ESA terhadap metana yang diduga Mars Express pada tahun 2004, yang mendorong pencarian molekul organik lain dan memuncak pada pengembangan misi pengorbit, gas jejak, di mana gas-gas baru terdeteksi. tujuan utama “.

Kenaikan uap air mengandung petunjuk tentang evolusi iklim

Selain gas baru, Trace Gas Orbiter menyempurnakan pemahaman kita tentang bagaimana Mars kehilangan air, sebuah proses yang juga terkait dengan perubahan musim.

Air cair diyakini pernah mengalir melintasi permukaan Mars, seperti yang ditunjukkan dalam banyak contoh lembah kuno dan saluran sungai. Hari ini sebagian besar tertutup dalam lapisan es dan terkubur di bawah tanah. Mars terus menyaring air hari ini, dalam bentuk hidrogen dan oksigen yang keluar dari atmosfer.

Memahami interaksi kemungkinan waduk akuatik dan perilaku musiman dan jangka panjangnya adalah kunci untuk memahami evolusi iklim Mars. Ini dapat dilakukan dengan mempelajari uap air dan air “semi-berat” (di mana atom hidrogen digantikan oleh atom deuterium, suatu bentuk hidrogen dengan tambahan neutron).

“Rasio deuterium / hidrogen, D / H, adalah stopwatch kami: metrik hebat yang memberi tahu kami sejarah air di Mars dan bagaimana kehilangan air berevolusi dari waktu ke waktu. Berkat Orbiter ExoMars Trace Gas Orbiter, kami sekarang dapat lebih memahami dan mengkalibrasi stopwatch ini dan menguji kemungkinan tangki air baru di Mars, ”kata Geronimo Villanueva, dari NASAPusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard dan penulis utama hasil baru.

“Dengan Trace Gas Orbiter kita dapat mengamati lintasan isotopologis air saat mereka naik ke atmosfer dengan tingkat detail yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Pengukuran di atas hanya memberikan rata-rata kedalaman seluruh atmosfer. Ini seperti sebelumnya kami hanya memiliki tampilan 2D, sekarang kami dapat menjelajahi atmosfer dalam 3D, ”kata Ann Carine Vandaele, peneliti utama instrumen Nadir and Occultation for MARs Discovery (NOMAD) yang digunakan untuk penelitian ini.

ExoMars Mengamati Air di Atmosfer Mars

Pengorbit ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas mempelajari uap air dan komponennya saat naik melalui atmosfer dan keluar ke luar angkasa. Dengan secara khusus mengamati hubungan hidrogen dengan rekan deuteriumnya yang lebih berat, seseorang dapat melacak evolusi kehilangan air dari waktu ke waktu. Kredit: ESA

Pengukuran baru mengungkapkan variabilitas dramatis dalam D / H dengan ketinggian dan stasiun saat air naik dari lokasi aslinya. Menariknya, data menunjukkan bahwa, setelah air benar-benar menguap, ia memiliki pengayaan umum yang besar di perairan semi-berat dan rasio D / H enam kali lebih besar daripada di Bumi di semua reservoir Mars, yang menegaskan bahwa sejumlah besar air telah hilang seiring berjalannya waktu, “kata Giuliano Liuzzi dari American University dan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA dan salah satu ilmuwan terkemuka dalam penelitian tersebut.

Variabilitas musiman air di atmosfer Mars

Variabilitas air musiman (kiri) dan D / H (kanan) untuk belahan utara (atas) dan selatan (bawah), sebagaimana ditentukan oleh instrumen Nadir dan Occultation for MAs Discovery (NOMAD) di atas pengorbit ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas .
Teramati bahwa air mencapai ketinggian di atas 80 km selama badai debu regional dan global dan awal musim panas selatan (diberi label sebagai “penyedot debu” dari kata Latin aspirar, atau naik / naik). Suhu yang lebih dingin di kutub dan di atmosfer tengah menyebabkan fraksinasi air dan penurunan D / H yang nyata.Namun, ketika air benar-benar menguap, itu menunjukkan pengayaan yang kuat enam kali lipat dari lautan di Bumi. , yang menegaskan bahwa sejumlah besar air telah hilang ke angkasa dari waktu ke waktu.
Kredit: Villanueva dkk (2021)

Data ExOMars yang dikumpulkan antara April 2018 dan April 2019 juga menunjukkan tiga kasus yang mempercepat hilangnya air dari atmosfer: badai debu global tahun 2018, badai regional yang singkat namun intens pada Januari 2019, dan pelepasan air dari lapisan es di Kutub Selatan selama bulan-bulan musim panas terkait dengan perubahan musim. Yang perlu diperhatikan adalah gumpalan uap air yang meningkat selama musim panas selatan yang berpotensi menyuntikkan air ke atmosfer atas secara musiman dan tahunan.

Bagaimana ExoMars mempelajari atmosfer

Grafik tersebut menunjukkan representasi sederhana (non-skala) dari tiga mode observasi yang akan digunakan oleh ExoMars Trace Gas Orbiter. Dalam mode nadir (kiri), probe melihat langsung ke sinar matahari yang dipantulkan dari permukaan dan atmosfer Mars. Dalam mode ekstremitas (tengah), ia melihat melalui cakrawala Mars pada emisi atmosfer. Dalam mode penyembunyian matahari (kanan), instrumen menunjuk melalui atmosfer ke Matahari dan mengamati bagaimana berbagai bahan atmosfer menyerap sinar matahari. Kredit: medialab ESA / ATG

Pengamatan masa depan yang dikoordinasikan dengan pesawat ruang angkasa lain, termasuk MAVEN NASA, yang berfokus pada atmosfer bagian atas, akan memberikan informasi tambahan tentang evolusi air selama tahun Mars.

“Perubahan musim di Mars, dan khususnya musim panas yang relatif panas di belahan bumi selatan, tampaknya menjadi kekuatan pendorong di balik pengamatan baru kami, seperti peningkatan kehilangan air di atmosfer dan aktivitas debu terkait dengan deteksi hidrogen klorida, yang kami lihat di akhir dua studi, “tambah Håkan.” Pengamatan dari Trace Gas Orbiter memungkinkan kita untuk menjelajahi atmosfer Mars tidak seperti sebelumnya. “

Referensi:

“Transient HCl in the Mars Atmosphere” oleh Oleg Korablev, Kevin S. Olsen, Alexander Trokhimovskiy, Franck Lefèvre, Franck Montmessin, Anna A. Fedorova, Michael J. Toplis, Juan Alday, Denis A. Belyaev, Andrey Patrakeev, Nikolay I Ignatiev , Alexey V. Shakun, Alexey V. Grigoriev, Lucio Baggio, Irbah Abdenour, Gaetan Lacombe, Yury S. Ivanov, Shohei Aoki, Ian R. Thomas, Frank Daerden, Bojan Ristic, Justin T. Erwin, Manish Patel, Giancarlo Bellucci, Jose-Juan Lopez-Moreno dan Ann C.Vandaele, 10 Februari 2021, Kemajuan ilmiah.
DOI: 10.1126 / sciadv.abe4386

“Sangat pecahan air saat naik ke Mars seperti yang diungkapkan oleh ExoMars / NOMAD” oleh Geronimo L. Villanueva, Giuliano Liuzzi, Matteo MJ Crismani, Shohei Aoki, Ann Carine Vandaele, Frank Daerden, Michael D. Smith, Michael J. Mumma, Elise W. Knutsen, Lori Neary, Sebastien Viscardy, Ian R. Thomas, Miguel Angel Lopez-Valverde, Bojan Ristic, Manish R. Patel, James A.Holmes, Giancarlo Bellucci, Jose Juan Lopez-Moreno dan tim NOMAD, 10 Februari 2021 , Kemajuan ilmiah.
DOI: 10.1126 / sciadv.abc8843

Pekerjaan ini didasarkan pada data yang dikumpulkan oleh instrumen ACS dan NOMAD di atas ESB-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter.

Dokumen yang akan datang “Kemunculan kembali HCl musiman di atmosfer Mars selama 35 tahun musim debu di Mars” oleh K. Olsen et al telah diterima untuk publikasi di Astronomi dan astrofisika.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Patch Kulit Baru Terus Melacak Sinyal Kardiovaskular dan Tingkat Biokimia

Tambalan lembut dan memanjang ini dapat memantau tekanan darah pembawa dan tingkat biokimia pada saat yang bersamaan. Kredit: lab Wang / UC San...

Badan Antariksa Eropa sedang merencanakan misi untuk menjelajahi gua-gua di Bulan

Memasuki tabung lava bulan. Permukaan Bulan ditutupi oleh jutaan kawah, tetapi juga memiliki ratusan lubang berdinding curam yang dikenal sebagai lubang. Seperti...

Pola Mayer memfasilitasi penemuan lapisan isolasi baru yang tidak terduga

Pola moiré dibentuk oleh dua jaring sarang lebah. Kredit: Microwave Nano-Electronics Lab, UC Riverside Studi yang dipimpin UC Riverside mengamati fase isolasi yang tidak...

Retrovirus Mendaur Ulang Genom Koala dan Kanker

Koala di Hutan. Uang: A. Gillett Koala retrovirus (KoRV) adalah virus yang, seperti ARV lain, menginfeksi dirinya sendiri DNA dari kulit yang terinfeksi. ...

Jendela Pandu Gelombang Surya Bercahaya Menghasilkan Energi Dari Dalam dan Dari Luar

Insinyur Universitas Rice telah merancang dan membangun jendela yang mengarahkan sinar matahari atau pencahayaan dari dalam ke sel surya berpita tepi. Lapisan tengah...

Newsletter

Subscribe to stay updated.