Вертикальное распределение водяного пара и аэрозоля в атмосфере Марса по данным солнечных затмений в эксперименте СПИКАМ на КА Марс-Экспресс

Климат Марса определяет тремя основными циклами: CO2, H2O и пыли. Благодаря измерениям орбитальных и посадочных аппаратов за последние тридцать лет, общие закономерности этих циклов на Марсе довольно хорошо известно, но их взаимные зависимости до сих пор во многом остаются неясными. Измерения вертикального распределения важных составляющих атмосферы во многом помогло бы ответить на вопросы марсианской метеорологии, связанные с их источниками и стоками в разных атмосферных слоях, взаимодействием с поверхностью и т.д. В отношении вертикального распределения водяного пара и аэрозоля до запуска КА Марс-Экспресс были только единичные измерения, которые не давали полного представлений о сезонных и широтных вариациях.
Спектрометр СПИКАМ на борту КА Марс-Экспресс начал работу на орбите Марса в январе 2004 года. За три марсианских года наблюдений было выполнено около 600 наблюдений в режиме солнечных затмений, позволяющих провести вертикальное просвечивание атмосферы планеты. Спектральный диапазон СПИКАМ позволяет проводить одновременные наблюдения полосы углекислого газа 1.43 мкм для восстановления атмосферной плотности, полосы поглощения водяного пара 1.38 мкм для восстановления содержания водяного пара, а также получать свойства и распределения аэрозолей с высотой по измерения непрозрачности атмосферы в диапазоне спектра от 1 до 1.7 мкм.
В эксперименте были получены профили экстинкции аэрозоля на высотах от 0 до 90 км с вертикальным разрешением от 2 до 10 км в зависимости от расстояния до лимба. Рассмотрены также их сезонные и широтные вариации. Получен эффективный радиус частиц от 0.2 до 1 мкм. Наблюдения летом 2007 года (марсианский год №28) позволили наблюдать эволюцию вертикального распределения пыли во время пылевого шторма, начавшегося на Ls=270 в южном полушарии. В диапазоне долгот 230°-299°E (Ls 265-273) и 320-50˚E (Ls 130-160), обнаружены облака на высотах 75-80 км соответственно с эффективным радиусом 0.1-0.3 мкм. Эти облака плохо детектируются по надирным данным или с помощью наземных наблюдений, поскольку их вертикальные оптические толщина не превышают 0.002 на длине волны 1.1 мкм. Для некоторых сезонов были восстановлены вертикальные профили водяного пара. Относительное содержание не превышает 100 ppm выше 30 км.