Исследование высоты мезопаузы в атмосфере Марса по результатам эксперимента по солнечному просвечиванию спектрометра ACS-MIR

Мезопауза – это тонкий слой атмосферы планеты, который разделяет мезосферу и термосферу и характеризуется самой низкой температурой в атмосферном столбе. На Марсе мезопауза находится примерно на высоте 100 км. Исследование этого слоя и его корреляции с различными параметрами планеты, такими как географические координаты, время года, время суток и воздействие пылевых бурь, представляет большой научный интерес. На отдельных вертикальных профилях температуры точка мезопаузы не всегда совпадает с минимальной температурой, поэтому, применяются различные методы сглаживания температурного профиля для нахождения оптимального минимума. Однако не всегда методы аппроксимации дают наилучший результат. Цель данного исследования – рассмотреть различные случаи применения алгоритма аппроксимации, а также построить карты распределения высоты мезопаузы относительно таких параметров как время года, время суток, географические координаты. Основная идея работы заключается в поиске мезопаузы около минимума среднего температурного профиля, который строится путем сглаживания вертикального профиля температуры различными методами, такими как метод скользящего среднего, приближение полиномами разных степеней и использование различных фильтров.
В данном исследовании используются данные спектрометра среднего инфракрасного диапазона Atmospheric Chemistry Suite - Middle InfraRed (ACS-MIR), установленного на орбитальном аппарате Trace Gas Orbiter (TGO) [1] с апреля 2018 года. Этот аппарат является частью европейско-российской научной миссии ExoMars 2016. ACS-MIR - это эшелле спектрометр со скрещенной дисперсией, работающий в диапазоне от 2.3 до 4.2 мкм. Его разрешающая способность составляет 30000, отношение сигнал-шум превышает 1000, а вертикальное разрешение колеблется от 0.5 до 2.5 км. Спектрометр позволяет восстанавливать вертикальные профили температуры, плотности и давления в диапазоне высот от 10 до 180 км на основе спектров пропускания углекислого газа CO2 по сильной полосе поглощения на 2.7 мкм. [2,3].

Литература:
[1] Korablev O., Montmessin F., and ACS Team, 2018. The Atmospheric Chemistry Suite (ACS) of three spectrometers for the ExoMars 2016 Trace Gas Orbiter. Space Sci. Rev., 214:7. DOI 10.1007/s11214-017-0437-6.
[2] Belyaev D. et al., 2021. Revealing a high water abundance in the upper mesosphere of Mars with ACS onboard TGO. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL093411. DOI: 10.1029/2021GL093411 [
3] Belyaev D. et al., 2022. Thermal Structure of the Middle and Upper Atmosphere of Mars from ACS/TGO CO2 Spectroscopy. Journal of Geophysical Research: Planets. 127, e2022JE007286. doi: 10.1029/2022JE007286