Двухмодовое распределение размеров частиц водяного льда в облаках Марса по данным эксперимента ACS на борту TGO

Облака из водяного льда оказывают существенное влияние на климат Марса: они оказывают радиационное воздействие, участвуют в круговороте воды и глобальном переносе водяного пара, изменяют распределение пыли при удалении частиц пылевого аэрозоля в процессе конденсации льда. Для лучшего понимания и моделирования марсианского климата и круговорота воды необходимы дальнейшие наблюдения за вертикальным распределением и микрофизическими свойствами аэрозолей водяного льда в атмосфере Марса.
Орбитальный аппарат Trace Gas Orbite (TGO) проекта «ЭкзоМарс» – совместная миссия Европейского космического агентства и Роскосмоса для исследования Марса. Научный комплекс Atmospheric Chemistry Suite (ACS) состоит из трёх инфракрасных спектрометров: ближнего инфракрасного (NIR), среднего инфракрасного (MIR) и теплового инфракрасного (TIRVIM). В данной работе мы проанализировали 910 наблюдений солнечных затмений, полученных с помощью инструмента TIRVIM в период с 28 апреля 2018 года по 2 декабря 2019 года. Из них 826 сеансов были проведены одновременно с прибором NIR, что позволяет проводить совместную обработку данных двух приборов и существенно увеличить точность восстанавливаемых микрофизических параметров аэрозольных частиц.
TIRVIM — это Фурье-спектрометр, работающий в спектральном диапазоне 1.7–17 мкм. Для восставновления параметров аэрозоля по данным прибора TIRVIM использовались 20 длин волн вне сильных полос поглощения газов в спектральном диапазоне 2–6 мкм (1700–5000 см⁻¹). NIR — это эшелле-спектрометр, работающий в спектральном диапазоне 0.7–1.7 мкм с преселекцией порядков дифракции с помощью акустооптического перестраиваемого фильтра. В данных NIR Для восставновления параметров аэрозоля использовались порядки дифракции с центрами на ждинах волн 0.76, 0.86, 0.99, 1.38 и 1.57 мкм.
На первом этапе восстанавливается коэффициент ослабления аэрозоля с помощью стандартного метода «очистки луковицы» (обратное преобразование Абеля). Затем распределение размеров частиц определяется путем подгонки модельной спектральной зависимости коэффициента ослабления аэрозоля к экспериментальным значениям. Моделирование коэффициента ослабления аэрозоля производится по теории Ми. Состав аэрозолей априори неизвестен, поэтому в нашей процедуре подгонки мы используем четыре конкурирующие модели: одномодовое распределение, состоящее либо из минеральной пыли, либо из водяного льда, либо одновременное присутствие мод водяного льда и пыли (водяного льда), образующих двухмодовое распределение. Мы предполагаем, что каждая мода распределена по логнормальному закону. Модель с наименьшим значение χ2 считается наилучшей.
В данной работе будут представлены результаты наблюдений двухмодового распределения размеров частиц водяного льда в марсианских облаках по данным эксперимента по солнечного просвечиванию прибора ACS в период с апреля 2018 года по декабрь 2019 года.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта № 23-12-00207 Российского научного фонда.