欧空局的示踪气体轨道器探测火星大气中的臭氧和二氧化碳

2022-02-25 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:886 /
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欧空局外火星示踪气体轨道器(TGO)上的大气化学套件(ACS)发现了火星大气中臭氧和二氧化碳的前所未见的光谱特征。欧空局位于火星的外火星微量气体轨道飞行器。影像学分:d .杜克罗斯/欧空局。火星的大气主要由二氧化碳组成,科学家通过观察二氧化碳来测量温度、追踪季节、探索空气循环等等......

欧空局外火星示踪气体轨道器(TGO)上的大气化学套件(ACS)发现了火星大气中臭氧和二氧化碳的前所未见的光谱特征。

ESA’s ExoMars Trace Gas Orbiter at Mars. Image credit: D. Ducros / ESA.

欧空局位于火星的外火星微量气体轨道飞行器。影像学分:d .杜克罗斯/欧空局。

火星的大气主要由二氧化碳组成,科学家通过观察二氧化碳来测量温度、追踪季节、探索空气循环等等。

臭氧在火星和地球的高层大气中形成一层,有助于保持大气化学的稳定。

欧空局的火星快车等航天器已经在火星上看到了二氧化碳和臭氧,但ACS仪器的细腻灵敏度能够揭示这些气体如何与光相互作用的新细节。

牛津大学的研究员凯文·奥尔森博士说:“这些特征既令人困惑又令人惊讶。

"它们位于我们预期会看到最强甲烷迹象的准确波长范围内。"

“在这一发现之前,二氧化碳的特征是完全未知的,这是首次在火星的这部分红外波长范围内发现臭氧。”

This graph shows an example of the measurements made by the Atmospheric Chemistry Suite (ACS) on ESA’s ExoMars Trace Gas Orbiter, featuring the spectral signatures of carbon dioxide (CO2) and ozone (O3). The bottom panel shows the data (blue) and a best-fit model (orange). The top panel shows the modeled contributions from a variety of different gases for this spectral range. The deepest lines come from water vapor (light blue). The strongest O3 feature (green) is on the right, and distinct CO2 lines (gray) appear on the left. The locations of strong methane features (orange) are also shown in the modeled contributions, though methane is not observed in the TGO data. Image credit: Olsen et al, doi: 10.1051/0004-6361/202038125.

此图显示了大气化学套件(ACS)在欧空局的ExoMars示踪气体轨道器上进行的测量示例,其特征是二氧化碳(CO2)和臭氧(O3)的光谱特征。底部面板显示数据(蓝色)和最适合的模型(橙色)。上图显示了该光谱范围内各种不同气体的模拟贡献。最深的线条来自水蒸气(淡蓝色)。最强的O3特征(绿色)在右侧,明显的CO2线(灰色)出现在左侧。强甲烷特征(橙色)的位置也显示在模型贡献中,尽管在TGO数据中没有观察到甲烷。影像学分:Olsen等,doi:10.1051/0004-6361/202038125。

TGO的主要目标之一是探索甲烷。虽然也是由地质过程产生的,但地球上的大部分甲烷是由生命产生的,从细菌到牲畜和人类活动。

因此,在其他行星上探测甲烷非常令人兴奋。鉴于已知这种气体会在大约400年后分解,这一点尤其正确,这意味着任何存在的甲烷一定是在相对较近的过去产生或释放的。

“在我们寻找甲烷的地方发现一个不可预见的二氧化碳信号是非常重要的,”空间研究所的科学家亚历山大·特罗希莫夫斯基博士说。

“这一特征以前无法解释,因此可能在火星上探测到少量甲烷时发挥了作用。”

“新的发现使我们能够更全面地了解我们的行星邻居,”他补充道。

“臭氧和二氧化碳在火星大气中很重要。如果不正确解释这些气体,我们就有可能错误描述我们所看到的现象或特性。"

Mars is about half the size of Earth by diameter and has a much thinner atmosphere, with an atmospheric volume less than 1% of Earth’s. The atmospheric composition is also significantly different: primarily carbon dioxide-based, while Earth’s is rich in nitrogen and oxygen. The atmosphere has evolved: evidence on the surface suggests that Mars was once much warmer and wetter. Understanding if life could have ever existed in such conditions is one of the hot topics of Mars exploration. The ExoMars Trace Gas Orbiter is capable of sniffing out the composition of the planet’s trace gases, which make up less than 1% by volume of a planet’s atmosphere, in minute amounts. Although making up a very small amount of the overall atmospheric inventory, methane in particular holds key clues to the planet’s current state of activity. On Earth, living organisms release much of the planet’s methane. It is also the main component of naturally occurring hydrocarbon gas reservoirs, and a contribution is also provided by volcanic and hydrothermal activity. Because of the key role natural biology plays in Earth’s methane production, confirming the existence of methane on Mars, and distinguishing between its potential sources, is a top priority of the ExoMars Trace Gas Orbiter. Image credit: ESA.

火星的直径约为地球的一半,大气层薄得多,大气体积不到地球的1%。大气成分也有很大不同:主要以二氧化碳为主,而地球富含氮和氧。大气已经发生了变化:表面的证据表明火星曾经温暖湿润得多。了解生命是否可能在这样的条件下存在是火星探索的热门话题之一。外火星痕量气体轨道器能够嗅出行星痕量气体的成分,这些气体在行星大气中的含量不到1%。尽管甲烷在大气总量中只占很小一部分,但它却是了解地球当前活动状态的重要线索。在地球上,生物释放了地球上大量的甲烷。它也是天然油气储层的主要组成部分,火山和热液活动也提供了一种贡献。由于自然生物学在地球甲烷生产中发挥的关键作用,确认火星上甲烷的存在,并区分其潜在来源,是外火星微量气体轨道飞行器的首要任务。影像学分:欧空局。

此外,在火星上令人惊讶地发现了以前从未在实验室中观察到的新二氧化碳带,这为那些研究分子如何相互作用以及与光相互作用的人提供了令人兴奋的见解。并在太空中寻找这些相互作用的独特化学指纹。

Trokhimovskiy博士说:“这两项研究共同朝着揭示火星的真实特征迈出了重要的一步:朝着更高的精度和理解水平迈进了一步。

研究结果发表在《天文学与科学》杂志上的两篇论文中。天体物理学。

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K.S. Olsen等人,2020年。首次在火星中红外探测到臭氧:对甲烷探测的影响。A & ampA 639,A141doi:10.1051/0004-6361/202038125

A.Trokhimovskiy等人,2020年。首次用火星外示踪气体轨道器ACS仪器观测火星大气中3.3微米的磁偶极子CO2吸收带。A & ampA 639,A142doi:10.1051/0004-6361/202038134

本文基于欧洲航天局提供的新闻稿。


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