Как и Земля, Марс окружен ионосферой — оболочкой крайне разреженных верхних слоев атмосферы, где излучение Солнца выбивает электроны из атомов и молекул, создавая плазму. Ионосфера Марса сложна и постоянно меняется в течение дня, но ее роль в динамике атмосферы и прохождении сигналов радиосвязи не вызывает сомнений. Это означает, что понимание правил, по которым живет ионосфера Марса, имеет ключевое значение для текущих исследований и особенно будущих пилотируемых миссий.
Одним из способов изучения ионосферы Марса является «радиозатенение» (radio occultation), при котором космический аппарат, находящийся на орбите Марса, посылает радиосигнал на приемник на Земле. Когда сигнал проходит через ионосферу Марса, он под воздействием ее заряженных частиц слегка отклоняется. Исследователи могут измерить градус преломления и узнать о свойствах ионосферы, таких как электронная плотность, состав и температура. Однако относительное расположения Марса, Земли и Солнца таково, что обычное радиозатенение не позволяет измерить параметры ионосферы в середине марсианского дня.
В статье, опубликованной в журнале Geophysical Research: Planets, Джейкоб Пэррот и его коллеги углубляют наше понимание ионосферы Марса, используя подход, называемый взаимным радиозатенением, при котором радиосигнал передается с орбитального аппарата не сразу на Землю, а сперва проходит между двумя марсианскими орбитальными аппаратами. Когда один орбитальный аппарат поднимается над Марсом или заходит за него с точки зрения другого, сигнал проходит через ионосферу и преломляется в соответствии со свойствами ионосферы. Потом от второго спутника сигнал уходит на Землю. Эта хитрость позволяет обойти поставленную природой преграду марсианского полудня.
Исследователи проанализировали 71 измерение взаимного радиопокрытия между двумя спутниками Европейского космического агентства (ESA), вращающимися вокруг Марса: Mars Express и ExoMars Trace Gas Orbiter. Тридцать пять замеров были сделаны ближе к полудню, что, по сути, позволило ученым увидеть ионосферу Марса такой, какой ее еще никогда не видели.
Новые данные позволили исследовательской группе рассчитать, как меняется электронная плотность атмосферы Марса в течение дня. Они также смогли узнать больше о том, как ежедневно меняются высоты верхнего и нижнего слоев ионосферы, называемые M2 и M1 соответственно. Новые данные свидетельствуют, что максимальная электронная плотность слоя M2 меняется в течение суток не так резко, как предполагалось в предыдущих исследованиях. Данные также показывают, что слой M1 остается стабильным в течение всех марсианских суток, что также противоречит предыдущим предположениям.
Исследователи использовали новые данные для уточнения температуры ионосферы. Выяснилось, что основная «жара» начинается в верхних слоях атмосферы Марса вовсе не в полдень, а ближе к марсианскому закату. Моделирование предполагает, что контролируют температурную динамику ветры, переносящие газовую смесь, а не прямое солнечное излучение.
Недавно ученые сообщили о марсианском вулкане, который «прятался» за кромкой кратера Езеро, но мог бы много рассказать о былой обитаемости Красной планеты.
