Наблюдения ночного свечения молекулярного кислорода в атмосфере Марса

В работе приводятся наблюдения ночного свечения молекулярного кислорода в полосе 1.27 мкм на Марсе, выполненные спектрометром СПИКАМ ИК на борту КА Mars-Express. В отличие от дневного свечения кислорода на Марсе в этой полосе, которое является результатом фотодиссоциации озона, и было открыто уже давно, ночное свечение на два порядка менее интенсивное и его не удавалось обнаружить вплоть до 2010г. Оно является результатом рекомбинации атомов кислорода, образовавшихся в процессе фотодиссоциации атмосферных газов (CO2 для Марса) на дневной стороне планеты на высотах более 70 км и перенесенных на ночную сторону в результате циркуляции ячейки Хедли. Эта реакция хорошо известна как на Земле, так и на Венере. В верхней атмосфере Венеры свечения кислорода на ночной стороне планеты позволяет исследовать характер циркуляции атмосферы Венеры на высотах 90-110 км.
Первые измерения O2(1Δ) на ночной стороне были проведены инфракрасными приборами на КА Mars-Express и Mars-Reconnaissance-Orbiter на лимбе планеты [1-3]. Эксперимент СПИКАМ на борту КА Mars-Express проводит зондирование марсианской атмосферы в ближнем ИК-диапазоне (1-1.7 мкм) с разрешением 3.5 см-1 в режиме надирных наблюдений, солнечных и звездных затмений [4]. В 2010 году были получены профили свечения на широтах 82-83 гр. Южной поляной шапки для двух последовательностей наблюдений: Ls=111-120° и Ls=152-165° (где Ls ареоцентрическая долгота Солнца и соответствует в данном случае лету в северном полушарии), а также для северного полюса для Ls=250-320° для широкого диапазона широт. Вертикальная интенсивность свечения на этих широтах показала значительных рост от 0.22 до 0.35 MR. Свечение позволило оценить плотность атомов кислорода на высотах от 50 до 65 км, которая варьировалась для проведенных наблюдений от 1.5 1011 до 3 1011 см-3. Сравнение с моделью общей циркуляции Марса показало, что модельные значения свечения завышены в 2-3 раза в зависимости от используемых фотохимических коэффициентов [5]. Пространственное и сезонное распределение свечения, также показало сильное расхождение с моделью общей циркуляции Марса. Одновременные измерения плотности и температуры УФ каналом СПИКАМ показали, что модель предсказывает более холодную атмосферу на высотах 40-60 км. Наблюдения ночного свечения кислорода на Марсе впервые могут дать возможность построить плохо понятый меридиональный транспорт в полярной атмосфере.
Российские авторы благодарят поддержку гранты РФФИ 10-02-93116-НЦНИЛ_а и 10-02-01260-а.
[1] Gondet, B., Bibring, J-P; Bertaux, J-L, Montmessin, F. O2 nightglow emission detection in the atmosphere of Mars, identified by the OMEGA/MEX investigation, EGU General Assembly 2010, held 2-7 May, 2010 in Vienna, Austria, p.9336.
[2] J.L. Bertaux, B. Gondet, J.P. Bibring, F. Montmessin, F. Lefèvre, First detection of O2 1.27 mum nightglow emission at Mars, submitted to Science, 2011.
[3] Clancy, R. T.; Sandor, B. J.; Wolff, M. J et al. CRISM Limb Observations of O2 Singlet Delta Nightglow in the Polar Winter Atmosphere of Mars, DPS meeting, Bulletin of the American Astronomical Society, Vol. 42, p.1041, 2011.
[4] Korablev, O. and 16 colleagues, SPICAM IR acousto-optic spectrometer experiment on Mars Express, J. Geoph. Res., 111, E09S03, doi:10.1029/2006JE002696, 2006
[5] Lefevre F., Lebonnois S., Montmessin F., Forget F. Three-dimensional modeling of ozone on Mars, J.Geophys. Res., Vol. 109. E07004, doi:10.1029/2004JE002268, 2004.