العمل الذي قادته المجلس الأعلى للبحث العلمي (CSIC) باستخدام بيانات من مركبة "بيرسيفيرانس" التابعة لناسا، والمنشورة في مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS)، تُقدم الدراسة صورة غير مسبوقة للأوزون قرب الأرض. وتدعو هذه النتائج إلى مزيد من البحث. مراجعة الكيمياء الجوية للكوكب ولتعزيز القياسات من السطح لتكملة ما تم رصده بواسطة المركبات المدارية.
ما الذي تم اكتشافه بالضبط
في فوهة جيزيرو، سجل الكاشف المخصص على متن بيرسيفيرانس ما بين 0,3 و 0,4 وحدة دوبسون (DU) من عمود الأوزون. الرقم صغير مقارنةً بحوالي 300 وحدة ديسيبل النموذجية للغلاف الجوي للأرض، ولكن على المريخ اتضح أنه أكبر بكثير من توقعات النماذج العددية المرجعية.
من خلال دمج هذه القياسات مع الملاحظات السابقة من المدار، يرسم الفريق الملف الرأسي للغاز ويستنتج أن معظم الأوزون المريخي يتركز أقل من 20 كيلومترًا من الارتفاعويتناقض هذا النمط مع النمط الأرضي، حيث يوجد حوالي 90% من الأوزون في طبقة الستراتوسفير، على ارتفاع أعلى بكثير.
إن التناقض مع التوقعات كبير: إذ تبين أن الكميات التي تم رصدها في طبقة التروبوسفير السفلية للمريخ هي أكبر بثلاث إلى أربع مرات تختلف تقديرات النماذج المستخدمة بشكل كبير، وهو الاختلاف الذي يفرض علينا إعادة التفكير في العمليات الرئيسية.
وبعيدًا عن الأرقام، فإن الاكتشاف يعيد تعريف مكان وكيفية تشكل الأوزون وتدميره على المريخ، وهو غاز يؤثر على الغلاف الجوي للأرض. امتصاص الأشعة فوق البنفسجية وفي التوازن الكيميائي للبيئة القريبة من الأرض.
بالنسبة للمجتمع العلمي الأوروبي والإسباني، فإن وجود هذه الخريطة للارتفاعات المنخفضة يمثل نقطة بداية قوية لـ ضبط المحاكاة الجوية وتوجيه تصميم أدوات الجيل القادم.
كيف تم الحصول على قياسات مستوى الأرض
أداة MEDA (محلل ديناميكيات البيئة المريخية)، والتي تعمل كـ محطة الطقس في المثابرة، فإنه يتضمن كاشف الأوزون وبناءً على الملاحظات الضوئية المنفصلة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية، سمحت هذه التقنية، لأول مرة، بقياس كمية الأوزون العمودي مباشرة من سطح المريخ.
البيئة لا تجعل الأمر سهلا: انخفاض وفرة الأوزون ويتطلب الأمر استخدام أجهزة دقيقة للغاية، كما يتراكم الغبار العالق على أجهزة الكشف، مما يستلزم معايرة متكررة للحفاظ على جودة البيانات.
تتم مقارنة مجموعة تدابير MEDA بشكل مستمر مع ملاحظات المداريساعد هذا في التحقق من صحة القراءات وتوسيعها إلى الغلاف الجوي الرأسي، وهي خطوة أساسية في إعادة بناء ملف الغاز في ظل ظروف مختلفة.
يعزز هذا النهج التكميلي للسطح المداري قوة النتيجة: فعلى الرغم من صغر حجمه من حيث القيم المطلقة، فإن الأوزون المكتشف بالقرب من الأرض أكثر وفرة من المتوقع وفقا للإطار النظري الحالي.
ستعمل الخبرة التشغيلية التي اكتسبها فريق CSIC ومركز علم الأحياء الفلكية (CSIC-INTA) والمتعاونون الدوليون على تشكيل تطوير أجيال جديدة من أجهزة الاستشعار مخصص للبيئات ذات تركيزات الغبار والغاز المنخفضة.
ما الذي يميز المريخ عن الأرض من حيث الأوزون؟
على الأرض، يقع معظم الأوزون في طبقة الستراتوسفير (20-50 كم)على الأرض، بينما على المريخ، يتركز الغاز بشكل رئيسي على عمق أقل من ٢٠ كم. هذا الاختلاف في التوزيع الرأسي يُشير إلى آليات كيميائية وديناميكية غير متكافئة بين الكوكبين.
يقترح المؤلفون أن الهباء الجوي والغبار الجوي قد يتدخل المريخيون في الزيادة الملحوظة، إما عن طريق التأثير على التفاعلات الكيميائية أو عن طريق تعديل الأشعة فوق البنفسجية المتاحة التي تحفز الكيمياء الضوئية للأوزون.
لا يستبعد أن يكون الشخص يعمل الكيمياء لم يتم وصفها بعد بالقرب من السطح، وهو أمر معقول في بيئة ذات اختلافات كبيرة في درجات الحرارة، وإشعاعات مكثفة، وتسللات غبار متكررة.
إن فهم هذا السلوك بالتفصيل أمر ضروري للتفسير الإشارات الجوية ولتقييم تأثير الأحداث مثل العواصف الغبارية، التي تحدث بشكل متكرر في طبقة التروبوسفير السفلى من المريخ.
إن تعديل نماذج مناخ المريخ لتتلاءم مع هذه القيود الرصدية الجديدة من شأنه أن يسهل تنبؤات أكثر موثوقية حول الدورة والتكوين والتغيرات الموسمية للغاز.
التداعيات والخطوات التالية من منظور أوروبي وإسباني
قيادة المجلس الأعلى للاستثمار ومشاركة مركز علم الأحياء الفلكية (CSIC-INTA) وهم يؤكدون على قدرة المجتمع العلمي الإسباني على تعزيز الملاحظات الرائدة في عوالم أخرى.
وتعزز النتائج الحاجة إلى الملاحظات المنهجية من السطح التي تكمل المدارات، مع سلاسل زمنية طويلة وتغطية للمواسم المختلفة وظروف الغبار.
بالنسبة لنوافذ الإطلاق المستقبلية، يتم النظر في الأدوات مع حساسية واستقرار أكبرتم تصميمها لتحمل ترسب الغبار وضمان معايرات عالية الدقة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.
وعلى المستوى الأوروبي، تفتح هذه التطورات الباب أمام التعاون الذي يدمج القياسات في الموقع والاستشعار عن بعد، بهدف إغلاق التوازن الكيميائي من الغلاف الجوي السفلي للمريخ والتحقق بشكل مستقل من الاتجاهات المكتشفة.
إن تجميع بيانات السطح والمدار، إلى جانب جهود النمذجة، سوف يشكل جوهر برنامج مستدام لـ تأكيد وتوسيع هذه النتيجة في المهام القادمة.
تظهر الدراسة أن الأوزون بالقرب من سطح المريخ أكثر وفرة مما كان يعتقد سابقًا ويتراكم على ارتفاعات منخفضة؛ وهي قطعة إعادة النظر في كيمياء الغلاف الجوي للمريخ وسوف يوجه تصميم حملات القياس القادمة التي ستقودها إسبانيا وأوروبا.
