Учёные вели наблюдения за сезонными изменениями концентрации веществ в атмосфере Красной планеты.

Данные собирались десять лет российско-французским спектрометром SPICAM. Он установлен на борту орбитального аппарата MarsExpress. Это самый длительный период наблюдений, который поставил планетологам обширный объём информации.

Первый SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars, или Спектрометр для исследования характеристик атмосферы Марса) был сконструирован для российской орбитальной станции «Марс-96». Она была утеряна из-за аварии ракеты-носителя «Протон» в ноябре 1996 года.

Усовершенствованная версия инструмента была сконструирована при участии специалистов ИКИ РАН в рамках сотрудничества «Роскосмоса» и французского агентства CNES.

Аппарат MarsExpress был запущен в космос 2 июня 2003 года с космодрома Байконур посредством ракеты-носителя «Союз» с разгонным блоком «Фрегат». В конце декабря 2003 года аппарат успешно достиг ближней орбиты Марса и с тех пор успешно функционирует, собирая данные о планете и её окрестностях.

Сотрудники ИКИ и МФТИ, в том числе Александр Трохимовский, Анна Фёдорова, Олег Кораблёв и Александр Родин, совместно с французскими коллегами проанализировали массив данных. Учёные изучали данные инфракрасного спектрометра, который является частью инструмента SPICAM. Информация собиралась в течение 5 марсианских лет (что равно примерно 10 земным годам, так как год на Марсе — это 1,88 земного года).

Условия на Марсе (низкие температуры и низкое давление) не допускают существование воды в жидком виде в открытых водоёмах, подобных земным. Тем не менее на Марсе есть толстый слой вечной мерзлоты с большими запасами замороженной жидкости, сосредоточенный на полярных шапках.

Концентрация водяных паров в атмосфере Красной планеты очень невелика по сравнению с земной: если бы весь объём воды в атмосфере Марса был распределён равномерно по поверхности планеты, толщина слоя воды не превысила бы 10−20 мкм (на Земле, разумеется, такой слой будет в тысячи раз толще).

Данные, полученные с помощью SPICAM, позволили учёным создать картину годового цикла изменения концентрации водяного пара в атмосфере Марса. Учёные также суммировали наблюдения за атмосферой во время марсианских миссий с конца 1970-х годов, чтобы сделать свою карту ещё более точной.

Содержание паров воды в атмосфере достигает максимального уровня в 60−70 микрон осаждённой воды во время летнего сезона в северных регионах. Летом в южном полушарии максимум составляет около 20 мкм осаждённой воды. Во время песчаных бурь на Красной планете концентрация снижается на 5−10 мкм. Возможно, во время этих природных явлений водяной пар удаляется из атмосферы за счёт процессов адсорбции и конденсируется на поверхности.

«Это исследование, основанное на одной из самых длительных кампаний мониторинга марсианского климата, является важным вкладом в понимание марсианского гидрологического цикла — важнейшего климатического механизма, который потенциально может поддерживать существование биологической активности на планете», — подчеркнул один из авторов исследования Александр Родин.