Спектры СО2 льда высокого разрешения на Марсе по данным СПИКАМ/Марс-Экспресс: сравнение с лабораторными измерениями

Цикл CO2 на Марсе определяет фундаментальные процессы как на поверхности, так и в атмосфере. На полюсах конденсация большой доли атмосферы (до 30%) приводит к сезонной росту и отступлению полярных шапок (Piqueux et al., 2015), изменяя альбедо поверхности и излучательную способность, что имеет глобальные последствия для энергетического бюджета (Paige and Wood, 1992), а также меняет местный и глобальный климат и погоду на планете (Hourdin et al., 1993; Kahre and Haberle, 2010). Инфракрасная спектроскопия является одним из способов дистанционного зондирования углекислого льда на Марсе. СО2 лед имеет характерные резкие полосы в ближнем ИК диапазоне, которые позволяют отличить его от полос поглощения углекислого газа в атмосфере. Эти полосы позволили картировать распределение и сезонную эволюцию конденсации и сублимации углекиcлого льда на полярных шапках (Langevin et al., 2006). Между тем, спектр углекислого льда в ближнем ИК диапазоне до сих пор хорошо не известен, поскольку спектрометры низкого разрешения не позволяют увидеть слабые резкие полосы. Спектрометр СПИКАМ ИК на орбите Марса был первым, выполнившим измерения углекислого льда с относительно высоким разрешением (разрешающей способностью 2000) в ближнем ИК диапазоне (Korablev et al., 2006). Для исследования спектра углекислого льда полный спектр СПИКАМ в диапазоне 1-1.7 мкм был записан на двух орбитах 6682 (17.03.2009) и 6709 (25.03.2009) над постоянной южной полярной шапкой в начале лета в южном полушарии Ls~230°, где глубина полос была максимальна. В спектральном диапазоне СПИКАМ существуют ранее не идентифицированные резкие детали льда, но этот массив данных никогда не анализировался. Для получения «чистого» спектра поверхности было проведено моделирования атмосферного спектра Марса для конкретных условий наблюдений с использованием последней версии спектроскопической базы HITRAN для молекул H2O и СО2 и модели общей циркуляции Марса MCD 5.2. Полученные спектры льда сравниваются с существующими сейчас лабораторными измерениями.
Спектры высокого разрешения углекислого льда потенциально могут позволить исследовать вклад температуры, плотности упаковки и размера зерен, формирующих лед, по глубине линий и полос. Поскольку СПИКАМ проводит наблюдения планеты непрерывно с 2004 г, массив данных может быть в дальнейшем использован для исследования пространственных и временных вариаций льда на сезонных и постоянных полярных шапках, а также для поиска и исследования конденсации СО2 в низких широтах Марса (Piqueux et al., 2016)

Работа выполняется при поддержке гранта Правительства РФ №14.W03.31.0017.