SOFIA & GREAT detektieren atomaren Sauerstoff in der Mars-Atmosphäre

Mit Hilfe von GREAT, dem German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies, konnten Wissenschaftler an Bord von SOFIA erstmals seit der letzten Beobachtung vor 40 Jahren wieder neutralen atomaren Sauerstoff OI in der Marsatmosphäre detektieren. Die besondere Schwierigkeit hierbei liegt darin, den atomaren Sauerstoff der Marsatmosphäre von dem in der Erdatmosphäre zu unterscheiden. In den 1970er Jahren haben zuletzt die Viking und Mariner Missionen Aufnahmen von OI in der Marsatmosphäre vom Weltraum aus gemacht. An Bord von SOFIA oberhalb der Erdtroposphäre konnte Ladislav Rezac vom Max Planck Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen zusammen mit Kollegen jetzt den atomaren Sauerstoff der oberen Marsatmosphäre bei 4,7 THz (63 µm) messen. Nur die spektral hochauflösenden GREAT - Detektoren können diese Signale von dem Sauerstoff in den oberen Schichten der Erdatmosphäre trennen (siehe Abbildung 2).

SOFIA / GREAT [O I] Spektrum bei 4,7 THz (63 μm), überlagert auf einem Bild vom Mars. Die Tiefe  der Absorptionslinie entspricht etwa 10 % des Kontinuums. Die Menge des atomaren Sauerstoffs, die sich aus den Daten ergibt, entspricht nur etwa der Hälfte dessen, was Wissenschaftler aufgrund der aktuellen Atmosphärenmodelle erwartet haben. SOFIA / GREAT Spektrum: NASA/DLR/USRA/DSI/MPIfR/GREAT
Konsortium/MPIfS/Rezac et al. 2015; Mars Bild: NASA/MAVEN [Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission].

Der atomare Sauerstoff reguliert den Energie- und Masseaustausch in der Atmosphäre und hat einen großen Einfluss auf die Atmosphärenphysik des Planeten. Der nun von GREAT gefundene, atomare Sauerstoff stammt aus der Mesosphäre des Mars aus einer Höhe von etwa 70 – 120 km über der Oberfläche. Allerdings konnte nur die Hälfte der erwarteten Sauerstoffmenge detektiert werden. Diese Abweichungen können einerseits auf Unsicherheiten in den Modellen basieren oder auf zeitlich oder räumlich variierenden Zusammensetzungen in der Marsatmosphäre beruhen. Mit GREAT an Bord von SOFIA können Wissenschaftler diese zeitlichen Entwicklungen nun kontinuierlich beobachten und untersuchen.

Weiterführende Links:

Das ferninfrarote Spektrum, erstellt mit Hilfe von SOFIA und GREAT, ist zentriert auf der atomaren [OI] Linie bei 4,7 THz (63 μm) und zeigt eindeutig die Detektion in der Erd- sowie der Marsatmosphäre (aus Rezac et al. 2015, A&A 580, L10).

First detection of the 63 μm atomic oxygen line in the thermosphere of Mars with GREAT/SOFIA, L. Rezac, P. Hartogh, R. Güsten, H. Wiesemeyer, H.-W. Hübers, C. Jarchow, H. Richter, B. Klein und N. Honingh, A&A 580, L10 (2015)

News vom SOFIA Science Center, NASA's Ames Research Center, Moffett Field, Calif.

 GREAT, der „German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies“, wurde durch ein Konsortium deutscher Forschungsinstitute (Max-Planck-Institut für Radio­astrono­mie Bonn und KOSMA/Universität zu Köln, in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Planeten­for­schung) entwickelt und gebaut. Projektleiter für GREAT (PI) ist Rolf Güsten (MPIfR); als stell­vertre­tende Projektleiter (Co-Is) sind Jürgen Stutzki (Univ. Köln), Heinz-Wilhelm Hübers (DLR, Berlin-Adlershof) und Paul Hartogh (MPS, Göttingen) beteiligt. Die Entwicklung des Instruments ist finanziert mit Mitteln der beteiligten Institute, der Max-Planck-Gesellschaft, der Deutschen Forschungsgemeinschaft und des DLR.