Browsing by Subject "Mars"

Sort by: Order: Results:

Now showing items 1-10 of 10
  • Cockell, Charles S.; Harrison, Jesse P.; Stevens, Adam H.; Payler, Samuel J.; Hughes, Scott S.; Nawotniak, Shannon E. Kobs; Brady, Allyson L.; Elphic, R. C.; Haberle, Christopher W.; Sehlke, Alexander; Beaton, Kara H.; Abercromby, Andrew F. J.; Schwendner, Petra; Wadsworth, Jennifer; Landenmark, Hanna; Cane, Rosie; Dickinson, Andrew W.; Nicholson, Natasha; Perera, Liam; Lim, Darlene S. S. (2019)
    A major objective in the exploration of Mars is to test the hypothesis that the planet hosted life. Even in the absence of life, the mapping of habitable and uninhabitable environments is an essential task in developing a complete understanding of the geological and aqueous history of Mars and, as a consequence, understanding what factors caused Earth to take a different trajectory of biological potential. We carried out the aseptic collection of samples and comparison of the bacterial and archaeal communities associated with basaltic fumaroles and rocks of varying weathering states in Hawai'i to test four hypotheses concerning the diversity of life in these environments. Using high-throughput sequencing, we found that all these materials are inhabited by a low-diversity biota. Multivariate analyses of bacterial community data showed a clear separation between sites that have active fumaroles and other sites that comprised relict fumaroles, unaltered, and syn-emplacement basalts. Contrary to our hypothesis that high water flow environments, such as fumaroles with active mineral leaching, would be sites of high biological diversity, alpha diversity was lower in active fumaroles compared to relict or nonfumarolic sites, potentially due to high-temperature constraints on microbial diversity in fumarolic sites. A comparison of these data with communities inhabiting unaltered and weathered basaltic rocks in Idaho suggests that bacterial taxon composition of basaltic materials varies between sites, although the archaeal communities were similar in Hawai'i and Idaho. The taxa present in both sites suggest that most of them obtain organic carbon compounds from the atmosphere and from phototrophs and that some of them, including archaeal taxa, cycle fixed nitrogen. The low diversity shows that, on Earth, extreme basaltic terrains are environments on the edge of sustaining life with implications for the biological potential of similar environments on Mars and their exploration by robots and humans.
  • Savijärvi, Hannu; Martinez, German; Harri, Ari-Matti; Paton, Mark (2020)
    The Curiosity observations of surface pressure, optical thickness (tau), and Mars Year 32 water column values (PWC) were used to force adsorptive column model simulations around the MY34 strong dust event. Hourly ground (T-g) and air temperatures and water vapor mixing ratios were used for model validation. The diurnal amplitude of T-g drops from 90 K to 30 K during thick dust (tau up to 7-8.5), then increases back to 90 K in the pace of tau decreasing back to seasonal average values. The model mimics the very large and rapid temperature changes quite well, strong dust downward IR emission being the dominant term in the surface heat budget during thick dust. Sensitivity tests indicate that the thick dust tends to show more solar forward scatter initially, consistent with larger particles. Water vapor mixing ratios are lower than normal before and after the event but a lot higher during it. The required local PWC at Gale is 2-3 mu m lower than during the low-dust MY32 before and after the dust event, but about 7-8 mu m higher during the peak of it.
  • Vazquez, L; Harri, A-M; Genzer, M (Finnish Meteorological Institute, 2017)
    Raportteja – Rapporter – Reports 2017:5
    The “ExoMars Atmospheric Science and Missions” Workshop served as a forum for general discussions on Martian atmospheric science with a focus on the assessment of the results and instrumentation development cycle of the ExoMars 2016 mission. These led to presentations and discussions of the atmospheric investigation plans and strategies for the ESA ExoMars-2020 mission in particular and for forthcoming Mars missions in general. The workshop gave overviews of the ExoMars atmospheric investigations through invited talks by Exomars scientists. The ExoMars atmospheric results and planned investigations were covered by individual scientific presentations. The workshop engaged early career scientists, inclusiveness states and scientific and technological cooperation in the European planetary science community. The Workshop provided a forum for discussion and debate on the outstanding scientific topics of the Martian atmosphere, and on how to integrate and network the scientific teams with providers of instruments and technical systems. Thus the workshop also contributed to international cooperation in the field of Martian atmospheric science and technology.
  • Savijärvi, Hannu; Martinez, G.M.; Fischer, E.; Renno, N.O.; Tamppari, L.K.; Zent, A.; Harri, Ari-Matti (2020)
    Two recalibrated sets of Phoenix (PHX) near-surface TECP air humidity measurements were compared with results from adsorptive single column model simulations during a warm clear-sky polar midsummer period, PHX sols 50-60. The model's 2 m temperatures were close to the observed values. Relative humidity (RH) is very low during the day but at night RH at 2 m reaches nearly 100% by the Zent et al. (2016) recalibration (Z), and 60-70% by the Fischer et al. (2019) recalibration (F). Model values of RH2m are close to Z and F at night and to F during the day. All three imply low water vapor pressures near the surface at night, 0.03-0.05 Pa, with a rapid increase each morning to 0.3-1 Pa and a decrease in the evening by both F and the model simulation. The model's daily adsorbed and desorbed water is in balance for regolith porosity of 16% (instead of 35% for lower latitudes). The depleted layer of nighttime air moisture extends to only about 200 m above the surface; hence the model's precipitable water content stays around the observed similar to 30 mu m throughout the sol. The model's moisture cycle is not sensitive to tortuosity of the regolith but the in-pore molecular diffusivity should be at least 5 cm(2)/s for fair agreement with the observations. In the adsorption experiments there is no fog and just a hint of ground frost, as observed during this period. Strong night frosts appear if adsorption is made weak or absent in the model.
  • Haukka, Harri (Aalto-yliopisto, 2021)
    Avaruushankkeissa energian saatavuus ja riittävyys ovat kriittisiä tekijöitä. Kun siirrymme kauemmaksi Auringosta, vähenee säteilyvuontiheys etäisyyden neliöön. Tämän vuoksi säteilyvuo Marsissa on noin 43 prosenttia säteilyvuosta Maassa. Marsin erityispiirteenä on myös kaasukehä, pölymyrskyt sekä kaasukehässä leijaileva hiekka, jotka vaikuttavat pinnalla olevan laskeutujan vastaanottamaan säteilyvuohon. Yleisimmät menetelmät sähköenergiaa tuottamiseksi mars-laskeutujissa ovat aurinkopaneelit ja radioisotooppinen lämpösähkögeneraattori (RTG). RGT tuottaa energiaa tasaisesti, riippumatta vallitsevasta säteilyvuosta. Pienempien laskeutujien kohdalla yleensä riittää aurinkopaneeleiden ja akuston yhdistelmä. Tässä työssä on kuitenkin huomioitu mahdollisuus käyttää RTG:tä osana energiantuottojärjestelmää. Hyötykuorma ja palveluelektroniikka asettavat lähtökohdat energian- ja tehontuottojärjestelmän suunnitteluun. Tässä täytyy ottaa huomioon paitsi edellä mainittujen yksityiskohtaiset sähköiset vaatimukset, niin myös laskeutujan mukanaan tuomat massa- ja tilarajoitukset. MetNet-laskeutuja on suhteellisen pieni ja rajoittaa mm. akuston ja käytettävissä olevien aurinkopaneeleiden sekä RTG:n ominaisuuksia. Työssä kehitetty optimointityökalu antaa käytännössä rajattoman mahdollisuuden muokata energiajärjestelmän osien kokonaisuutta, mutta laskeutujan asettamien rajoituksien vuoksi, emme simuloi epärealistisia vaihtoehtoja. Optimointityökalu kehitettiin kahdessa vaiheessa. Ensin MS Excelillä, jonka avulla määriteltiin realistiset lähtökohdat mm. aurinkopaneeleiden ja akkujen määräksi sekä tarkasteltiin staattista toimintatilaa eri säteilyvuontiheyksillä ja alijärjestelmien hyötysuhteilla. Toiseksi Pythonilla, joka sisältää kaikki Excel-työkalun ominaisuudet. Tällöin voimme tarkastella järjestelmän toimintaa halutulla ajanjaksolla sekä muuttuvalla säteilyvuontiheydellä mihin vuorokauden ja vuodenaikaan tahansa. Marsin pinnalla sijaitsevien laitteiden täytyy toimia täysin autonomisesti. Tällöin energian saatavuus ja sen optimoitu käyttö ovat tärkeitä. Laskeutujan palveluelektroniikan pitää pystyä toimimaan myös ei-optimaalisessa tilanteessa ja tarvittaessa keskeyttää tieteelliset toiminnot. Näitä operaatioita ohjataan ns. syklogrammeilla, eli etukäteen ohjelmoiduilla toimintasuunnitelmilla, joita laskeutujan tietokone toteuttaa tarpeen mukaan. Työssä on simuloitu syklogrammeja eri toimintaolosuhteille hyödyntäen kehitettyä optimointityökalua.
  • Leino, Joonas (Helsingin yliopisto, 2022)
    Mars-planeetan kaasukehä koostuu enimmäkseen hiilidioksidista, kun taas vesihöyryä on hyvin vähän. Kaasukehän lämpötila vaihtelee noin +10 ja -130 Celsius-asteen välillä ja pintapaine on vain noin sadasosa Maan ilmakehän paineesta. Marsin kaasukehässä on usein paljon hienojakoista pölyä, joka absorboi tehokkaasti auringonsäteilyä ja täten vaikuttaa kaasukehän toimintaan. Marsin pinnan reagoidessa erittäin nopeasti auringonsäteilyn määrän muutoksiin sekä kaasukehässä olevan pölyn vuoksi rajakerroksen mallinnuksessa käytettävissä malleissa säteilyn parametrisaatioiden täytyy olla mahdollisimman hyviä. Helsingin yliopisto ja Ilmatieteen laitos ovat kehittäneet Marsin kaasukehän tutkimukseen tarkoitetun 1-ulotteisen pylväsmallin. Malli on erittäin nopea ja helposti muokattavissa, joten sillä voidaan testata uusia ilmakehäfysiikan lainalaisuuksia ja algoritmeja, joita voidaan mahdollisesti lisätä kolmiulotteisiin Marsin kaasukehän malleihin. Tämä työ tehtiin osana Ilmatieteen laitoksen Marsin tutkimusryhmää ja työssä tutustutaan Marsin kaasukehän rajakerrokseen sekä pylväsmalliin. Lisäksi mallin antamia tuloksia esitellään ja verrataan Curiosity mönkijän (toiselta nimeltään Mars Science Laboratory, MSL) havaintoihin sekä tutkitaan mallin herkkyyttä sen alustusparametreihin. Mallin ennustamia lämpötilan, vesihöyryn tilavuuden sekoitussuhteen ja suhteellisen kosteuden vuorokausisyklejä verrattiin MSL:n havaintoihin eri vuodenaikoina. MSL laskeutui vuonna 2012 lähelle Marsin päiväntasaajaa Gale-kraatterin pohjalle ja se sisältää Ilmatieteen laitoksen suunnittelemat ja rakentamat mittalaitteet paineelle ja suhteelliselle kosteudelle. Mallin ennustamat vuorokausisyklit vastasivat hyvin mönkijän havaintoja ja tuloksista nähtiin myös lämpötilan suuri vuorokausivaihtelu kaasukehän reagoidessa nopeasti auringonsäteilyn muutoksiin. MSL:n paineen mittauksista (yli 3000 Marsin vuorokautta) nähtiin selvästi hiilidioksidin vuodenaikaiskierto etelänavalta pohjoisnavalle ja päinvastoin. Lisäksi vuoden 2018 globaali pölymyrsky näkyi monissa eri mittaustuloksissa. Mallin herkkyyttä tutkittiin muuttamalla neljää eri alustusparametria: pinnan lämpötilaa ja painetta, ilmapylvään vesisisältöä (PWC) sekä pölyn optista paksuutta (tau). Näiden testien perusteella mallin ennustamiin vuorokauden lämpötilaprofiileihin eniten vaikuttivat pinnan lämpötilan ja pölyn optisen paksuuden alustus, kun taas kosteusprofiileihin eniten vaikuttivat PWC:n ja pölyn optisen paksuuden alustus. Näistä parametreista pinnan paineen alustuksella oli vähiten vaikutusta mallin ennustamiin profiileihin.
  • Paton, M.D.; Harri, A.-M.; Savijärvi, H. (2018)
    Abstract Martian boundary layer wind speed and direction measurements, from a variety of locations, seasons and times, are provided. For each lander sent to Mars over the last four decades a unique record of the winds blowing during their descent is preserved at each landing site. By comparing images acquired from orbiting spacecraft of the impact points of jettisoned hardware, such as heat shields and parachutes, to a trajectory model the winds can be measured. We start our investigations with the Viking lander 1 mission and end with Schiaparelli. In-between we extract wind measurements based on observations of the Beagle 2, Spirit, Opportunity, Phoenix and Curiosity landing sites. With one exception the wind at each site during the lander’s descent were found to be  < 8 m s − 1 . High speed winds were required to explain the displacement of jettisoned hardware at the Phoenix landing site. We found a tail wind ( > 20 m s − 1 ), blowing from the north-west was required at a high altitude ( > 2 km) together with a gust close to the surface ( < 500 m altitude) originating from the north. All in all our investigations yielded a total of ten unique wind measurements in the PBL. One each from the Viking landers and one each from Beagle 2, Spirit, Opportunity and Schiaparelli. Two wind measurements, one above about 1 km altitude and one below, were possible from observations of the Curiosity and Phoenix landing site. Our findings are consistent with a turbulent PBL in the afternoon and calm PBL in the morning. When comparing our results to a GCM we found a good match in wind direction but not for wind speed. The information provided here makes available wind measurements previously unavailable to Mars atmosphere modellers and investigators.
  • Harri, A-M; Leinonen, J.; Merikallio, S.; Paton, M.; Haukka, H.; Polkko, J.; Linkin, V.; Lipatov, V.; Pichkadze, K.; Polyakov, A.; Uspensky, M.; Vasquez, L.; Guerrero, H.; Crisp, D.; Haberle, R.; Calcutt, S.; Wilson, C.; Taylor, P.; Lange, C.; Daly, M.; Richter, L.; Jaumann, R.; Pommereau, J-P.; Forget, F.; Lognonne, Ph.; Zarnecki, J. (2007)
    Raportteja - Rapporter - Reports
  • Savijärvi, Hannu; Paton, Mark; Harri, Ari-Matti (2018)
    Boundary layer simulations are shown for the first sols of the two Viking landers (VL1, VL2) on Mars. The column model (with cloud/radiation interaction and Prandtl slope wind terms), used successfully for Phoenix and Curiosity, is equipped here with an adsorption-diffusion scheme for water vapor transport in porous regolith. The model's 1.6 m temperatures and winds are quite close to those observed by the two landers; in particular the weak summer slope winds of VL2 are excellently reproduced. The model predicts for both sites diffusion and adsorption of water into regolith in the evening, very thin ground frost deposition from about midnight, and an early morning fog with an inflection in T1.6 m slightly weaker than observed. At the moister VL2 site fog increases optical depth as observed. Fogs and frosts sublimate away after sunrise, allowing desorption and diffusion of water off the sun-heated regolith. For porosity of 22% column water is approximately conserved from sol to sol at both sites with only little diurnal variation, as the depleted layer of air moisture is quite shallow. In simulations without adsorption frost forms early and it grows thick. At VL2 fog now forms earlier and the jump in optical depth is larger than observed. At the drier VL1 fog still forms nearly as with adsorption, so observations could also be explained without adsorption. On the other hand VL1 certainly landed onto porous regohth and frost was not observed. Hence it is suggested that adsorption is likely at both VL sites in summer. (C) 2017 Elsevier Inc. All rights reserved.
  • Martínez, G. M.; Vicente-Retortillo, A.; Vasavada, A. R.; Newman, C. E.; Fischer, E.; Rennó, N. O.; Savijärvi, Hannu; de la Torre, M.; Ordóñez-Etxeberria, I.; Lemmon, M. T.; Guzewich, S. D.; McConnochie, T. H.; Sebastián, E.; Hueso, R.; Sánchez-Lavega, A. (2021)
    We use in situ environmental measurements by the Mars Science Laboratory (MSL) mission to obtain the surface energy budget (SEB) across Curiosity's traverse during the first 2500 sols of the mission. This includes values of the downwelling shortwave solar radiation, the upwelling solar radiation reflected by the surface, the downwelling longwave radiation from the atmosphere, the upwelling longwave radiation emitted by the surface, the sensible heat flux associated with turbulent motions, and the latent heat flux associated with water phase changes. We then analyze their temporal variation on different timescales and relate this to the mechanisms causing these variations. Through its Rover Environmental Monitoring Station, MSL allows for a more accurate determination of the SEB than its predecessors on Mars. Moreover, the unprecedented duration, cadence, and frequency of MSL environmental observations allow for analyses of the SEB from diurnal to interannual timescales. The results presented in this article can be used to evaluate the consistency with predictions from atmospheric numerical models, to validate aerosol radiative properties under a range of dust conditions, to understand the energy available for solar-powered missions, and to enable comparisons with measurements of the SEB by the Perseverance rover at Jezero crater.