Ionosfera de Martecalibración y análisis de datos, y modelado

Resumen

La alta atmósfera de Marte, que incluye la ionosfera, es la primera región del sistema marciano en contacto directo con el viento solar ya que Marte no posee una magnetosfera de carácter global. Por tanto, la ionosfera está fuertemente condicionada por la variación de la actividad solar. Esta actividad, juega un papel fundamental en los procesos de escape en la atmósfera, los cuales han deshidratado el planeta a lo largo de la historia del Sistema Solar, afectando intensamente a la evolución del clima y a la habitabilidad del planeta a lo largo del tiempo geológico. Un buen conocimiento de la alta atmósfera de Marte, así como de su ionosfera, constituye un elemento clave de dimensiones planetarias.El conocimiento adquirido de esta capa atmosférica, así como de la imagen de Marte global, ha sufrido una evolución exponencial en los últimos 5-10 años gracias a la masiva exploración llevada a cabo principalmente por las agencias espaciales NASA y ESA. Un mejor conocimiento del sistema ionosfera-plasma ha emergido gracias a los casi 11 años de medidas continuas de distintas propiedades del plasma llevado a cabo por varios instrumentos a bordo de la sonda Mars Express, entre los que destacan: ASPERA, MaRS y MARSIS. Anteriormente, este conocimiento estuvo limitado a los pocos intervalos temporales de datos disponibles, ya que nunca una misión planetaria había podido realizar medidas continuas durante un largo periodo de tiempo en dicha ionosfera. El eje conductor de esta Tesis ha sido el análisis y procesado de la base de datos AIS MARSIS, permitiendo la construcción de un modelo empírico para toda la zona diurna de la ionosfera llamado NeMars. El modelo en su totalidad está basado en la consideración de que la ionosfera de Marte se encuentra en equilibrio fotoquímico y que las dos capas principales pueden ser representadas por la teoría de capas ¿-Chapman. El modelo predice de forma muy precisa las principales características de la ionosfera de Marte (densidad electrónica y altura del pico, alturas de escala, forma de los perfiles y TEC de toda la ionosfera) a partir de los parámetros de entrada: ángulo cenital solar, flujo solar F10.7 como proxy de la actividad solar, y distancia heliocéntrica. En términos generales, NeMars es una poderosa herramienta, precisa y rápida que describe el comportamiento de la ionosfera de Marte ¿en condiciones normales y no perturbadas¿ para cualquier coordenada espacio-temporal.Distintos subproductos del modelo pueden ser obtenidos. En particular, uno de ellos es el contenido total de electrones (TEC). Este parámetro puede ser usado para validar el modelo comparando los valores de TEC obtenidos con NeMars con el TEC de medidas deducidas del modo sub-superficie de MARSIS (Mouginot et al., 2008 ¿también llamado en este trabajo grupo de ¿Grenoble¿- y Cartacci et al., 2013 ¿también llamado en este trabajo grupo de ¿Rome¿-). El resultado más notable fue que el TEC derivado del instrumento MARSIS en ambos modos (ionosfera y sub-superficie), no eran consistentes. Ambos modos prácticamente alcanzaban el mismo valor, aunque es un hecho difícil de entender puesto que el TEC de sub-superficie corresponde con el de toda la ionosfera mientras que el del modo AIS se corresponde sólo con el TEC encontrado entre la nave y el máximo de ionización. Puesto que esta discrepancia era difícil de resolver, se decidió llevar a cabo una comparación objetiva entre ambas técnicas tomando ventaja del gran número de órbitas de Mars Express con datos en ambos modos de operación para caracterizar en detalle las inconsistencias entre los resultados obtenidos con las distintas bases de datos y proponer así una línea de trabajo para reconciliarlos.