Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat ovat saatavilla yliopiston ylläpitämässä avoimessa Aaltodoc-julkaisuarkistossa.
Väitös avaruustieteen ja -tekniikan alalta, DI Jouni Polkko
Marsin rajakerroksen vesihöyryn havaintoja ja mallinnusta perustuen Perseverance roverin kosteusanturin mittauksiin Jezero kraaterissa.
Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta
Väitös Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulusta, elektroniikan ja nanotekniikan laitokselta
Väitöskirjan nimi: On water vapor observations and modeling on planet Mars
³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Jouni Polkko
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof. Stephen Lewis, Open University, UK
Kustos: Prof. Esa Kallio, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu
Marsin kaasukehän vesihöyryn havainnoista ja mallinnuksesta
Jouni Polkon väitöskirjassa tutkittiin, miten vesihöyry käyttäytyy Marsin kaasukehän alimmissa kerroksissa ja mitä se kertoo planeetan ilmastosta ja mahdollisesta elinkelpoisuudesta. Tutkimus kohdistuu Jezero-kraatteriin, jossa NASA:n Mars 2020 -ohjelman Perseverance-kulkija tutkii muinaisen kraaterialtaan olosuhteita ja kerää näytteitä myöhemmin palautettavaksi maapallolle. Väitöstyössä arvioitiin myös, kuinka hyvin pienen tehonkulutuksen omaavat miniatyyriset kapasitiiviset polymeerianturit – joita käytetään kulkijan MEDA-HS-kosteusinstrumentissa – soveltuvat ilmankosteuden mittaamiseen Marsin kylmissä ja kuivissa oloissa. Työ sijoittuu planeettatutkimuksen ja avaruustekniikan alalle.
Perseverancen havaintolaitteiden ilmankosteusmittaukset yhdistettiin yksinkertaistettuun ilmakehämalliin, jonka avulla seurattiin vesihöyryn määrää ja jakautumista pystysuunnassa Perseverance kulkijan ensimmäisen noin tuhannen Mars-päivän aikana.
Tulosten perusteella nämä pienikokoiset kosteusanturit kykenevät tuottamaan tieteellisesti käyttökelpoisia havaintoja Marsin kaasukehän alimmasta pinnanläheisestä kerroksesta. Mittaukset paljastavat, että vesihöyry siirtyy vuorokauden aikana edestakaisin kaasukehän ja pintamateriaalin, regoliitin, välillä: yöllä kosteutta sitoutuu huokoiseen pintamaahan ja päivällä se vapautuu takaisin ilmaan. Havaittu vuodenaikainen vaihtelu vastaa hyvin samaan aikaan samalta alueelta saatuja satelliittimittauksia, mikä vahvistaa sekä mallinnusmenetelmän että mittalaitteiden luotettavuutta.
Vesihöyryhavainnot ja niihin sovitetut mallinnukset osoittavat, että Jezero-kraatterin nykyiset pintalämpötilat ja veden saatavuus pinta-aineksessa ovat liian alhaisia ylläpitämään maankaltaista aineenvaihdunnallisesti aktiivista mikrobielämää. Menneisyydessään Mars on kuitenkin ollut todennäköisesti huomattavasti kosteampi ja lämpimämpi ja mahdollisesti elokelpoinen.
Väitöstyössä arvioitiin myös vesihöyryn määrää Perseverancen keräämien kiviydinnäytteiden näyteputkien ilmatilassa, mikä auttaa ymmärtämään, miten näytekokoelma säilyy tai muuttuu ennen mahdollista palauttamista Maahan. Tutkimuksessa kehitettyjä mittaus- ja mallinnusmenetelmiä voidaan hyödyntää tulevissa Marsin ilmastoa ja olosuhteita sekä mahdollisen varhaisen elämän jälkiä selvittävissä tutkimushankkeissa joissa pintaympäristön kosteusolosuhteiden tuntemus on keskeistä. Myös mahdolliset tulevaisuuden miehitetyt Mars-lennot voisivat hyödyn
Avainsanat: Mars, kosteus, vesi, adsorptio, planetaarinen rajakerros, Perseverance, Jezero
Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä):
Yhteystiedot:
jouni.polkko@aalto.fi
puh: 050-5266661
Sähkötekniikan korkeakoulun väitöskirjat
Zoom pikaopas