Photochemie der jüngeren Mars-Atmosphäre bei verschiedenen Neigungen

Aufgrund gravitativer Störungen durch nahegelegene Planeten hat Mars im Laufe seiner Geschichte große Neigungsvariationen durchgemacht. Modellierungen deuten darauf hin, dass sich die Neigung Mars' in den letzten 10 Millionen Jahren um bis zu 20 Grad von 15 bis 35 geändert hat. In Zeiträumen hoher Neigung erhielt die Polarregion von Mars mehr Sonnenstrahlung und wurde wärmer, was zu einer schnelleren Sublimation von Wasserice und einem höheren atmosphärischen Wassergehalt führte. In Phasen niedriger Neigung hingegen kondensierte Wasserdampf in den Polarregionen und die Atmosphäre wurde trocken. Diese Variation hat erhebliche Auswirkungen auf die Photochemie der Mars-Atmosphäre, da HOx-Radikale, die photolytische Produkte von Wasserdampf sind, Schlüsselkatale zur Photochemie der Mars-Atmosphäre darstellen. Es ist daher von Interesse, die Photochemie des Mars bei unterschiedlichen Neigungen und deren Auswirkungen auf das Klima und die Oberfläche des Mars zu erkunden, als Teil der Ziele des Mars Through Time Projekts des Europäischen Forschungsrates. In Vorbereitung auf zukünftige Mars-Probenrückführungsmissionen ist es wichtig, die Erhaltungsfähigkeit möglicher organischer Substanzen, die im flachen Untergrund mit unterschiedlichen oxidierenden Kapazitäten der Atmosphäre bei verschiedenen Neigungen vergraben sind, zu bewerten. Angesichts der dreidimensionalen Natur der Sublimation, des Transports und der Kondensation von Wasser verwenden wir ein vollständig gekoppeltes photochemisches-radiatives-dynamisches Modell – das Mars Planetary Climate Model, das am LMD in Zusammenarbeit mit anderen Institutionen entwickelt wurde, um die Photochemie der jüngeren Mars-Atmosphäre bei Neigungen zwischen 15 und 35 zu simulieren. Wir stellen fest, dass bei hohen Neigungen der Wassergehalt der Mars-Atmosphäre den gegenwärtigen Wert um mehr als eine Größenordnung überschreiten könnte, und die OH-Konzentration könnte um bis zu zwei Größenordnungen höher sein. Diese drastischen Änderungen führen zu einer signifikant niedrigeren CO-Konzentration. Gegenteilige Effekte werden aus Simulationen niedriger Neigung beobachtet. Die Nichtlinearität im photochemischen System hat jedoch zu komplexeren Verhaltensweisen der HO2- und H2O2-Konzentrationen geführt. Wir werden die Mechanismen hinter diesen Effekten erläutern und deren Implikationen für das Paläoklima des Mars und die Erhaltung potentiell biogenen organischen Materials im flachen Untergrund diskutieren. Wir werden auch das langjährig bestehende CO-Mangelproblem in der Mars-Photochemie-Modellierung ansprechen und zeigen, wie die moderne 3D-photochemische Modellierung dazu beiträgt, das Problem zu mildern.