Deels Belgisch experiment ziet nachtelijk licht op Mars

De gloed ontstaat doordat de ultraviolette straling van de zon overdag in de bovenste lagen van de atmosfeer koolstofdioxide- en stikstofmoleculen ontbindt. Wanneer de stikstofatomen afdalen in de atmosfeer en de dichtheid toeneemt, verbinden ze zich met zuurstofatomen en vormen stikstofmonoxide. Bij dit proces worden op ongeveer 60 tot 80 kilometer hoogte fotonen, zeg maar licht, afgegeven.

Onderzoek van Marsatmosfeer

Het Belgisch Instituut voor Ruimte-Aëronomie (BIRA) te Ukkel heeft in de loop der jaren internationaal faam verworven op het vlak van onderzoek van de atmosfeer van planeten. Het ontwikkelde theoretische modellen én stuurde ook instrumenten mee met ruimtetuigen.

Niet verwonderlijk dus dat het BIRA ook van de partij is bij het onderzoek van de planeet Mars. In internationale samenwerking met de Fransen en de Russen realiseerde het BIRA het instrument SPICAM (Ultraviolet and Infrared Atmospheric Spectrometer), dat op 2 juni 2003 vanaf de lanceerbasis Bajkonoer in Kazachstan aan boord van de Europese sonde Mars Express op weg ging naar onze buurplaneet Mars. Mars Express werd met Kerstmis 2003 met succes in een baan rond Mars gebracht en stuurde sindsdien verbluffende opnamen van de planeet naar de aarde.

Het instrument SPICAM met een ultraviolet- en infraroodspectrometer moet vooral de scheikundige samenstelling en de dynamische evolutie van de atmosfeer van Mars onderzoeken. De spectrometers meten onder meer de ozonconcentratie, stofdeeltjes, temperatuurverdeling, aërosols, de samenstelling van de ionosfeer en de hoeveelheid water en ijs. Ze bestaan uit sensoren die kunnen bekijken waaruit de atmosfeer bestaat door gebruik te maken van de golflengten van zonlicht die door de atmosfeer worden geabsorbeerd.

Modellen en waarnemingen

Via theoretische modellen en werkelijke waarnemingsgegevens kunnen de onderzoekers van het BIRA de scheikundige samenstelling bepalen van de Marsatmosfeer en bekijken hoe het weer op Mars verloopt.

Een jaar geleden werd bekend gemaakt dat SPICAM al interessante metingen had uitgevoerd van drie gassen die op de aarde goed bekend zijn: ozon, waterdamp en koolstofdioxide.

Volgens hoofdonderzoeker Jean-Loup Bertaux van het Franse CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) was het de eerste keer dan vanuit een baan rond Mars tegelijk ozon en waterdamp in de atmosfeer werd gemeten. SPICAM bekeek ook de dichtheid van de vooral uit koolstofdioxide bestaande atmosfeer van Mars, belangrijke informatie voor toekomstige missies naar de Rode Planeet.

Luchtstroming

De ontdekking van een nachtelijke gloed op Mars werd gepubliceerd in het nummer van 28 januari van het tijdschrift Science. Het is de eerste keer dat dit natuurlijk licht of air glow werd waargenomen tijdens de Marsnacht. Eerdere Amerikaanse sondes zagen het wel al overdag.

Bij onze andere buurplaneet, Venus, werd het verschijnsel in de jaren '80 al opgemerkt. Toen al kon het verklaard worden en hetzelfde fenomeen doet zich nu blijkbaar ook bij Mars voor.

Volgens Bertaux toont het verschijnsel aan dat er op Mars een luchtstroom is die van hoge breedtegraden beweegt tot juist boven de zuidpool van de planeet. Dit levert een optische manier op om luchtstromen op Mars waar te nemen, zonder dat de wind moet worden gemeten. "Mars heeft een dynamische atmosfeer en in dit opzicht is het niet de dode wereld waarvoor de planeet vaak wordt genomen."

Landing op Mars

Dit onderzoek is van belang wanneer men een sonde op de planeet wil neerzetten want die moet nu eenmaal door de atmosfeer van Mars, die overigens 150 keer dunner is dan die van de aarde, neerdalen met parachutes. De atmosfeer kan ook gebruikt worden op een sonde af te remmen via zogenaamde aerobrakingtechnieken. Maar daarvoor moet je eerst goed weten hoe die atmosfeer zich precies gedraagt.

Het BIRA is ook betrokken bij het op SPICAM gebaseerde instrument SPICAV/SOIR dat aan boord van een andere Europese sonde - Venus Express - in oktober dit jaar op weg gaat naar onze andere ruimtebuur. Het instrument zal in het bijzonder op zoek gaan naar de kleine hoeveelheden water die waarschijnlijk in de atmosfeer van Venus aanwezig zijn en de dichtheid en temperatuur van de atmosfeer tussen 80 en 180 kilometer hoogte bepalen.