Stjernenedganger avslører planetenes hemmeligheter

Stellar occultation at Venus
Stellar occultation at Venus
5 november 2007

Det å se stjerner gå ned over horisonten kan være en romantisk opplevelse, men når det gjøres fra et romfartøy i bane, kan det avsløre skjulte detaljer om atmosfæren til en planet.

Denne teknikken kalles stjerneokkultasjon. Jean-Loup Bertaux, Service d'Aeronomie du CNRS, Frankrike, var den første som foreslo å utnytte dette på en ESA-romferd. Stjerneokkultasjonen utføres ved å se på stjerner fra verdensrommet når de synker ned bak atmosfæren til den aktuelle planeten, før de forsvinner ut av syne bak planetens horisont.

Når stjernene skinner over atmosfæren, avgir de stråling over et bredt spektrum av bølgelengder. Når romfartøyets bane fører det rundt planeten, ser det ut som om stjernen går ned bak planetens atmosfære. Atmosfæren fungerer som et filter som blokkerer visse bølgelengder av stjernens stråling. Nøkkelen til denne teknikken er de blokkerte bølgelengdene. De er representative for atomene og molekylene i planetens atmosfære.

Venus, Earth and Mars
Venus, Earth and Mars

ESA har for øyeblikket tre sonder i bane rundt tre ulike planeter som bruker denne teknikken til å utforske atmosfærene omkring dem. Hver av sondene gir oss ny og unik kunnskap.

ESAs Envisat, som går i bane rundt jorden, har med seg et instrument som kalles GOMOS (Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars). Som navnet antyder, er GOMOS utviklet for å undersøke om mengden av ozon øker nå når bruken av en del skadelige kjemikalier er forbudt. Siden 2002 har GOMOS holdt øye med om lag 400 stjernenedganger bak jorden hver dag, for å lage et kart over ozonet i jordens atmosfære for alle breddegrader og lengdegrader.

Artist's impression of Envisat
Artist's impression of Envisat

“Det er foreløpig for tidlig å si om ozonlaget er i ferd med å bygge seg opp igjen eller ikke”, sier Bertaux. I takt med den økende datamengden, oppdager instrumentet likevel andre fenomener som påvirker ozonmengden i atmosfæren. I januar og februar 2004 så GOMOS at det hopet seg opp store mengder nitrogendioksid i en høyde på 65 kilometer. Nitrogendioksid er en gass det er viktig å holde øye med i atmosfæren, siden den kan ødelegge ozon. I løpet av de neste to månedene observerte GOMOS at laget sank til 45 kilometer, og det var tydelig at det ødela ozon på veien ned. Dette ga forskerne en ny bit til ozonpuslespillet.

Et forenklet instrument for stjerneokkultasjon finnes om bord på ESAs Mars Express. Siden sonden nådde den røde planeten i 2003, har SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars) observert mer enn 1000 stjerneokkultasjoner. Dette arbeidet har gitt den hittil mest detaljerte beskrivelsen av den øvre atmosfæren på Mars, og avslører vedvarende lag med dis der.

Mars Express artist's impression
Mars Express

I tillegg til den vitenskapelige verdien, har disse dataene praktisk nytteverdi for fremtidige ferder og utforskning. “Atmosfæreprofiler av Mars er viktige når vi skal utvikle fallskjermer for landingsfartøy”, sier Bertaux.

Den siste nykommeren i denne familien av instrumenter er SPICAV (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Venus) på Venus Express. Venus har en annen atmosfære enn både jorden og Mars. Den er mye tettere, og SPICAV har sendt temperatur- og tetthetsprofiler av atmosfæren til ventende forskere på jorden. Forskerne skal etter planen publisere resultatene i nærmeste fremtid.

Artist's impression of Venus Express orbiting Venus
Venus Express

“Jeg mener at stjerneokkultasjon er en "stridsdyktig" teknikk nå, og at den bør kunne brukes til videre langsiktige undersøkelser”, sier Bertaux.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.