Два орбитальных аппарата расширили представления об ионосфере Марса

Учёные использовали метод взаимного радиозатмения, при котором радиосигнал передаётся между двумя космическими аппаратами, чтобы больше узнать о марсианской ионосфере. На изображении показаны аппараты Европейского космического агентства Mars Express (слева) и ExoMars Trace Gas Orbiter (справа), проводящие измерения над южным полюсом Красной планеты 13 ноября 2020 года. Автор: Джейкоб Пэррот.

Как и Земля, Марс окружён ионосферой — частью верхних слоёв атмосферы, где солнечное излучение выбивает электроны из атомов и молекул, создавая заряженные частицы. Марсианская ионосфера сложна и постоянно меняется в течение дня, но её роль в атмосферной динамике и радиосвязи делает её изучение ключевым для исследования Марса.

Один из методов изучения марсианской ионосферы — радиозатмение, когда орбитальный аппарат отправляет радиосигнал на приёмник на Земле. Проходя через ионосферу Марса, сигнал слегка искривляется. Исследователи могут измерить это преломление, чтобы узнать свойства ионосферы, такие как плотность электронов и температура. Однако относительное положение Марса, Земли и Солнца не позволяет традиционному методу радиозатмения измерять ионосферу в середине марсианского дня.

Теперь, в статье, опубликованной в Journal of Geophysical Research: Planets, Джейкоб Пэррот и его коллеги углубили понимание марсианской ионосферы, используя метод взаимного радиозатмения. В этом случае радиосигнал передаётся не с орбитального аппарата на Землю, а между двумя орбитальными аппаратами на орбите Марса. Когда один аппарат «восходит» или «заходит» за Марс с точки зрения другого, сигнал проходит через ионосферу и преломляется в зависимости от её свойств.

Исследователи проанализировали 71 измерение взаимного радиозатмения между двумя спутниками Европейского космического агентства: Mars Express и ExoMars Trace Gas Orbiter. Тридцать пять из этих измерений были сделаны ближе к полудню, чем когда-либо ранее, что позволило учёным увидеть новую часть марсианской ионосферы.

Новые данные позволили команде рассчитать, как плотность электронов в ионосфере меняется в течение дня. Они также смогли больше узнать о том, как изменяются высоты верхнего (M2) и нижнего (M1) слоёв ионосферы. Данные показали, что пиковая плотность электронов в слое M2 меняется в течение дня менее резко, чем предполагалось ранее. Кроме того, подтвердилось существование слоя M1 в полдень, что противоречит прежним предположениям.

Исследователи также использовали новые данные для расчёта температур в ионосфере. Оказалось, что вместо максимума в полдень температура растёт по мере приближения марсианского заката. Моделирование с использованием климатической модели Марса предполагает, что эти температурные изменения, вероятно, контролируются ветрами, переносящими воздух, а не прямым нагревом от Солнца.

Больше информации: Джейкоб Пэррот и др., Ionospheric Analysis With Martian Mutual Radio Occultation, Journal of Geophysical Research: Planets (2025). DOI: 10.1029/2024JE008854