Skip to main content

Simulatie van het weer, klimaat en atmosferische chemie op Mars

Research Topic Chapter
News flash intro
Het BIRA heeft een weer- en klimaatmodel voor Mars ontwikkeld, gelijkaardig aan weersvoorspellingsmodellen op Aarde, om de atmosferische chemie op Mars te simuleren. De vernietiging van de veel voorkomende koolstofdioxide-(CO2) en waterdamp- (H2O) moleculen in de Marsatmosfeer door zonlicht leidt tot de vorming van minderheidsbestanddelen zoals zuurstof (O2), koolstofmonoxide (CO), ozon (O3) en waterstofperoxide (H2O2). BIRA’s model is in staat om de concentraties en variaties van deze moleculen te simuleren met hoge nauwkeurigheid. Het model zal de gegevensanalyse van het NOMAD-instrument aan boord van de ExoMars Trace Gas Orbiter ondersteunen.
Body text

Het GEM-Mars-model

Om de atmosfeer van Mars te bestuderen zijn grote driedimensionale computermodellen vereist die atmosferische dynamica en chemie integreren, vergelijkbaar met grote weer- en klimaatmodellen op Aarde. Het BIRA heeft een dergelijk model ontwikkeld, uitgaande van een Canadees weermodel voor de Aarde. Dit model, GEM-Mars, is slechts het tweede van dat type in de wereld.

Mars-atmosferische chemie

De atmosfeer van Mars bestaat voor 96% uit koolstofdioxide (CO2). De noordpoolkap laat elke zomer waterdamp (H2O) vrij.

De chemische interacties tussen de fotolyseproducten van CO2 en H2O leiden tot de vorming van andere soorten, zoals ozon (O3) en waterstofperoxide (H2O2). Zowel CO2 als H2O ondergaan op Mars een complexe cyclus omdat ze kunnen worden ingevroren in ijswolken of oppervlakte-ijs.

Modellen voor Mars moeten met al deze gecompliceerde interacties rekening houden.

Recente resultaten en toekomstplannen

Een uitgebreide evaluatie van het GEM-Mars-model werd uitgevoerd door vergelijking met metingen uit de meest complete datasets voor de bestanddelen die op Mars zijn waargenomen met een brede dekking:

  • CO2
  • CO
  • H2O
  • H2O2
  • O3
  • de lichtgloed uitgezonden door de relaxatie van geëxciteerde moleculen O2

De resultaten zijn zeer goed en maken van GEM-Mars een state-of-the-art model. Nu zal het model worden toegepast voor de analyse en interpretatie van de waarnemingen van het NOMAD-instrument op de ExoMars Trace Gas Orbiter, dat zijn onderzoek startte naar de samenstelling van de Mars-atmosfeer in april 2018.

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Figuur 2: Variatie van ozon op Mars gedurende 1 Marsjaar: waarnemingen van MARCI op de NASA-MRO-satelliet (boven) vergeleken met de GEM-Mars-simulatie (onder). Eenheden zijn μm-atm. Gegevens verschaft door R.T. Clancy, Space Science Institute, VS.
Figure 3 body text
Figure 3 caption (legend)
Figuur 3: Verdeling van H2O2 op Mars rond herfstequinox, zoals gesimuleerd door GEM-Mars (kolomgeïntegreerde volume-mengverhouding, parts per billion). De gesimuleerde waarden komen goed overeen met observaties uitgevoerd met een telescoop vanuit Hawaï, door Thérèse Encrenaz (Observatoire de Paris, Frankrijk). De kaart is gecentreerd op de Tharsis-regio met 4 grote vulkanen.