Tiedotearkisto: 2011

Marsin sääilmiöistä saatu uutta tietoa paineinstrumentin avulla

9.9.2011 10:05

NASAn Phoenix-avaruusluotain laskeutui Mars-planeetalle vuonna 2008. Luotaimen mukana oli Ilmatieteen laitoksen paineinstrumentti, jonka avulla on saatu uutta tieteellistä tietoa mm. Marsin pölypyörteistä.

Kuva: NASA

Kuva: NASA

NASAn Phoenix-avaruusluotain laskeutui Mars-planeetan pohjoiselle napa-alueelle 26. toukokuuta 2008. Luotain ehti tehdä mittauksia noin viiden kuukauden ajan. Luotaimen mukana oli Ilmatieteen laitoksen paineinstrumentti, jonka avulla on saatu uutta tieteellistä tietoa mm. Marsin pölypyörteistä.

Paineinstrumentin avulla Marsissa havaittiin pölypyörteitä

Yksi luotaimen tieteellisistä laitekokonaisuuksista oli Marsin kaasukehän ominaisuuksia tutkiva MET-instrumentti. Ilmatieteen laitos toimitti yhden MET-instrumentin alijärjestelmistä: kaasukehän paineen mittaamiseen käytetyn Phoenix-paineinstrumentin. Tämä laite perustuu Vaisala Oyj:n kehittämään anturiteknologiaan. Phoenix-paineinstrumentti mittasi lukemia kahden sekunnin välein lähes yhtäjaksoistesti luotaimen koko toiminnan ajan.

Paineen vuorokautinen kesiarvo laski arvosta 8,6 hPa arvoon 7,2 hPa luotaimen toiminnan aikana. Vuorokautisten vaihteluiden suuruus oli luokkaa 0,1 hPa. Nämä tulokset sopivat yhteen aikaisempien luotaimien tulosten pohjalta laadittujen teorioiden kanssa. Phoenix-paineinstrumentti havaitsi 502 nopeaa paineen pudotusta, joiden kestoaika oli tyypillisesti 20 sekuntia ja suuruus 0.003 ... 0.036 hPa. Paineen pudotukset johtuivat pölypyörteistä, pienistä trombin kaltaisista sääilmiöistä. Pölypyörteiden esiintymistiheyden ja alueellisten sääilmiöiden, kuten kylmien rintamien, välillä havaittiin voimakas korrelaatio. Tämä oli uusi tieteellinen löytö, sillä aikaisemmin oletettiin, että pölypyörteiden määrä riippuu ennen kaikkea paikallisista olosuhteista, kuten auringonvalon määrästä.

Phoenix-paineinstrumentin absoluuttinen tarkkuus oli erinomainen. Se kykeni mittamaan pienempiä paineen muutoksia kuin aikaisempien Mars-luotaimien painemittalaitteet. Myös mittaussarjan tauottomuus ja tiheä mittausväli tekevät siitä ainutlaatuisen.

Testipaikka Maan ilmakehän mallintamiselle

Ensisijainen syy muiden taivaankappaleiden sääilmiöiden tutkimiselle on tieteellinen uteliaisuus, mutta samalla saadaan uutta tietoa myös omasta planeetastamme. Muilla taivaankappaleilla suoritetut mittaukset tarjoavat mahdollisuuden testata Maan ilmakehän mallintamiseen tarkoitettuja teorioita toisenlaisessa ympäristössä. Esimerkiksi Phoenix-luotaimen mittaamia paine-, lämpötila- ja tuulilukemia vertailtiin ennusteeseen, joka oli laskettu käyttäen MLAM-ohjelmaa (Mars Limited Area Model). Ohjelma on kehitetty Pohjoismaiden sääennusteiden laskemiseen käytettävästä HIRLAM-ohjelmasta (High Resolution Limited Area Model). Tästäkin vertailusta on ollut hyötyä HIRLAMin kehityksessä, joten Phoenix-luotaimen mittaukset ovat auttaneet omalta osaltaan sääennusteiden osuvuuden parantamisessa.

Phoenixin-luotaimen tulokset ovat mielenkiintoisia myös ilmastotutkimuksen kannalta. Maaperätutkimuksen tulokset viittasivat siihen, että ilmasto-olosuhteet Marsin napaseudulla olisivat muuttuneet merkittävästi muutaman edellisen vuosimiljoonan aikana, mikä on geologisessa aikaskaalassa lyhyt aika. Nämä tulokset vahvistivat käsitystä, että Marsissa esiintyy samanlaista jääkausien ja lämpimien jaksojen vaihtelua kuin Maassa. Planeettaa kiertävä NASAn MRO-luotain on puolestaan havainnut, että Marsin eteläisen napajäätikön hiilidioksidijääkerrostumat pienenevät hitaasti vuosien saatossa. Kyse saattaa olla paikallisesta ilmiöstä ja haihtunut hiilidioksidi saatattaa härmistyä takaisin pinnalle jossakin muualla. Jos napajäätiköstä vapautunut hiilidioksidi kuitenkin jää kaasukehään, kasvattaisi se keskimääräistä painetta planeetan pinnalla. Kaukaisessa tulevaisuudessa Marsiin laskeutuvien luotaimien mittaamien painelukemien vertailu Phoenix-luotaimen tarkkoihin mittauksiin saattaa mahdollistaa tämän paineen nousun havaitsemisen.

Ilmatieteen laitoksen tutkija Henrik Kahanpään diplomityö, jonka aiheena oli "Mars Phoenix -luotaimen paineinstrumentin testaus ja datankäsittelyalgoritmien kehitys", hyväksyttiin Aalto-yliopistossa 5. syyskuuta.

Lisätietoja:

Tutkija Henrik Kahanpää, puh. (09) 1929 4723, henrik.kahanpaa@fmi.fi
http://ilmatieteenlaitos.fi/avaruushavainnot