Mediciones de composición química e isotópica en sondas atmosféricas que exploran Urano y Neptuno

Mediciones de composición química e isotópica en sondas atmosféricas que exploran Urano y Neptuno

Experimento de espectrómetro de masas con sonda de descenso propuesto, con cuatro unidades funcionales principales indicadas por color: espectrómetro de masas de tiempo de vuelo (TOF-MS; azul), sistema de enriquecimiento y separación de gases (verde), el sistema de gas de referencia (rojo) y el espectrómetro láser sintonizable (amarillo). Las abreviaturas son: válvulas (V), válvulas de control (RV), manómetros (G), calentador (H), limitadores de conductancia (C), bombas (P), depósitos de gas (RG) y captador no evaporativo (NEG) . — astro-ph.EP

Hasta el momento, no existen misiones designadas para ninguno de los dos gigantes de hielo, Urano y Neptuno. Casi toda nuestra información recopilada en estos planetas proviene de sensores remotos.

En los últimos años, la NASA y la ESA han comenzado a planificar futuras misiones a Urano y Neptuno, y ambas agencias centran su atención en los orbitadores y las sondas atmosféricas. Si bien la información proporcionada por la teledetección es, sin duda, muy valiosa, la teledetección de las atmósferas planetarias también tiene algunas deficiencias, la mayoría de las cuales pueden ser superadas por los espectrómetros de masas.

En la mayoría de los estudios presentados hasta la fecha, un experimento de espectrómetro de masas es, por lo tanto, un instrumento científico privilegiado para las mediciones de composición in situ en una sonda atmosférica. Las mediciones de espectrometría de masas pueden proporcionar datos científicos únicos, es decir, mediciones sensibles y cuantitativas de la composición química de la atmósfera, incluidas las abundancias isotópicas, elementales y moleculares.

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En este artículo de revisión, presentamos los aspectos técnicos de la espectrometría de masas relevantes para las sondas atmosféricas. Esto incluye los componentes individuales que conforman los espectrómetros de masas y las posibles opciones de implementación para cada uno de estos componentes. Luego brindamos una descripción general de los espectrómetros de masas que se enviaron al espacio con el fin de sondear las atmósferas planetarias y analizamos en detalle tres instrumentos, cuyo legado es particularmente relevante para las sondas de Urano y Neptuno.

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La parte principal de este artículo presenta el estado actual del arte en espectrometría de masas para sondas atmosféricas. Finalmente, presentamos en detalle una posible implementación de una sonda de descenso, incluidas las fases de medición y las precisiones esperadas asociadas para las especies seleccionadas.

Audrey VorburgerPeter WürzHunter Waite

Materias: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP); Instrumentación y Métodos para Astrofísica (astro-ph.IM); Física espacial (física.espacio-ph)
Citar como: arXiv:2306.09645 [astro-ph.EP] (o arXiv:2306.09645v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2306.09645
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DOI relacionado:
https://doi.org/10.1007/s11214-020-00684-9
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De: Audrey Vorburger
[v1] Vie 16 de junio de 2023 06:16:48 UTC (1312 KB)
https://arxiv.org/abs/2306.09645
Astrobiología

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