Abstrakti
Planeettojen kaasukehien mallinnus on noussut merkittäväksi tutkimusaiheeksi kahdesta syystä.Ensinnäkin ilmastonmuutoksen uhka on lisännyt tarvetta mallintaa oman planeettamme ilmastoa.Toiseksi oman aurinkokuntamme ulkopuolelta löytyneiden planeettojen olosuhteiden arvioiminen edellyttää ymmärrystä planeettojen kaasukehien yleisistä prosesseista.
Mars-planeetan kaasukehässä leijailee suuri määrä mineraalipölyä, vaikka kaasukehän keskimääräinen tiheys pinnalla on vain noin 2 % Maan ilmakehän pintatiheydestä. Koska pöly absorboi saapuvaa ja lähtevää säteilyä, kaasukehän dynamiikan mallintaminen edellyttää niiden prosessien tuntemusta, jotka nostavat pölyä pinnalta kaasukehään. Pienen mittakaavan pölypyörteet ovat yksi näistä prosesseista.
Tämä väitöskirja vastaa kahteen Marsin kaasukehän mittaamiseen ja mallintamiseen liittyvään haasteeseen: planeetan pinnalla mitatun ilmanpaineaineiston laadun parantamiseen sekä pölypyörteiden ilmastollisen vaikutuksen tutkimiseen ilmanpaineaineiston avulla. Perättäisten Mars-laskeutujien tarkkojen ja jäljitettävien ilmanpainemittausten ansiosta on mahdollista tutkia myös planeetan ilmaston hitaita muutoksia.
NASAn Phoenix Mars-laskeutujan sekä Mars Science Laboratory (MSL) ja Mars 2020 -kulkijoiden ilmanpainemittalaitteet perustuvat Vaisala Oyj:n valmistamiin Barocap®-antureihin. Näitä antureita on lisäksi käytetty useissa epäonnistuneissa Mars-laskeutujissa ja niitä suunnitellaan käytettäväksi myös tulevissa laskeutujissa. Tässä työssä selvitetään Barocap®-antureihin pohjautuvien Marsin ilmanpaineen mittauksien epävarmuustekijöitä tutkimalla mittalaitteiden alkuperäisiä testiaineistoja, analysoimalla avaruuslentojen aikana kerättyjä teknisiä mittaustietoja ja testaamalla referenssimalleja laboratoriossa. Johtopäätös on, että Marsin kaasukehän pintapaine voidaan mitata Barocap®-antureiden avulla paremmalla kuin 3 Pascalin tarkkuudella mikäli kaikki mahdolliset virhelähteet selvitetään ja kompensoidaan.
Pölypyörteiden ja muiden pyörretuulien aiheuttamia signaaleja etsitään tässä työssä MSL kulkijan meteorologisesta mittausaineistosta. Tilastoja havaituista pyörretuulista verrataan numeerisen ilmastomallin ennusteisiin. Lisäksi pyörretuulien dynamiikkaa tutkitaan sovittamalla matemaattista pyörremallia MSL-kulkijan tuuli- ja painemittauksiin. Tämä tutkimus on ensimmäinen laatuaan, sillä ilmanpainetta ja tuulta ei ole aiemmin mitattu Marsissa yhtäaikaisesti riittävällä erotuskyvyllä. Väitöskirjatyön tulokset osoittavat, että nykyiset menetelmät sen pölymäärän laskemiseksi, jonka pölypyörteet nostavat Marsin kaasukehään, johtavat tämän pölymäärän alueellisen ja ajallisen vaihtelun aliarvioimiseen. Realistisemmassa menetelmässä tulisi mallintaa pyörretuulien voimakkuusjakauma sekä ottaa huomioon pölypyörteen voimakkuuden vaikutus sen kykyyn nostaa pölyä.
Julkaisun otsikon käännös | Mars-planeetan kaasukehästä, sen paineen mittauksista ja pölypyörteistä |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-64-1070-8 |
Sähköinen ISBN | 978-952-64-1071-5 |
Tila | Julkaistu - 2022 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |