Onderzoeksproject P4S/251/ADAMS (Onderzoeksactie P4S)
De atmosfeer van Mars bestaat voor 95% uit koolstofdioxide en voor ongeveer 4% uit moleculaire stikstof en argon. Veel spoorelementen die een belangrijke invloed hebben op de chemie van de atmosfeer moeten echter nog worden onderzocht. Dankzij het NOMAD-instrument, de set spectrometers van het BIRA-IASB aan boord van de Trace Gas Orbiter van het ruimtevaartagentschap ESA, kunnen we nu tot in detail treden en de spoorelementen kwantificeren tot op een nauwkeurigheid van delen per miljard. De hoge spectrale resolutie van NOMAD en de verschillende waarnemingsgeometrieën stellen ons in staat de verdeling van spoorelementen beter in kaart te brengen. Het NOMAD-instrument kan onder andere atmosferische absorptie meten via zonne-occultatie. Deze metingen bieden een ongeëvenaarde methode om de aanwezigheid van spoorelementen af te leiden, dankzij de hoge intensiteit van het zonnesignaal en de snelle metingen door NOMAD, wat een zeer fijne verticale resolutie oplevert. Veel belangrijke stoffen in de Marsatmosfeer absorberen in het infrarode spectrale gebied. In dit project richten we ons op moleculen waarvan chemische modellen voorspellen dat ze in de Marsatmosfeer aanwezig zijn, maar die niet regelmatig worden waargenomen.
Het eerste doel van dit project is het ontwikkelen van een schema voor het vaststellen van de boven grens voor detectie, dat zal worden geïntegreerd in de wetenschappelijke pijplijn van NOMAD die onlangs door de groep Planetaire Atmosferen is opgezet. We moeten het optimale spectrale domein vaststellen voor het bestuderen van elke moleculaire soort. Dit eerste doel is cruciaal en komt op het juiste moment, aangezien we nu een beter inzicht hebben in de werking van het instrument en de meetonzekerheden. Dit werk zal de nauwkeurigheid ervan bevestigen en, indien nodig, bijstellen, waardoor essentiële feedback wordt geleverd. We zullen de spectrale structuren van koolstofdioxide en waterdamp zo goed mogelijk moeten afstemmen over het volledige spectrale bereik van NOMAD-SO. Deze bestanddelen hebben een signaal dat vele malen groter is dan dat van de beoogde spoorgassen. De resultaten zullen worden geautomatiseerd en er zullen betrouwbare criteria voor berekeningen van de bovengrens voor detectie worden vastgesteld. Het tweede doel is het ontwikkelen van een nieuwe methode voor het afleiden van spectrale signaturen met behulp van onbegeleide “Machine Learning”-hulpmiddelen. Het onderzoeksgebied van Machine Learning heeft de afgelopen tien jaar aanzienlijke vooruitgang geboekt en dankzij de uitgebreide documentatie en beschikbaarheid van algoritmen zijn beproefde methoden nu eenvoudig te implementeren. Er kunnen veel interessante methoden worden onderzocht om de minuscule aanwezigheid van spectrale kenmerken in gegevens af te leiden. Het derde doel is het bieden van een consistente reeks detectielimieten of bovengrenzen voor de beoogde spoorgassen en uitzoeken hoe deze resultaten de belangrijkste chemische cycli beïnvloeden.
