Как и Земля, Марс окружён ионосферой — верхним слоем атмосферы, где солнечное излучение выбивает электроны из атомов и молекул, создавая заряженные частицы. Марсианская ионосфера сложна и постоянно меняется в течение дня, а её влияние на атмосферные процессы и радиосвязь делает её изучение важным для освоения планеты.

Один из методов исследования ионосферы — радиозатмение. Космический аппарат на орбите Марса посылает радиосигнал на Землю, и при прохождении через ионосферу сигнал слегка преломляется. Анализ этих изменений помогает определить параметры, например электронную плотность и температуру. Однако из-за взаимного расположения Марса, Земли и Солнца традиционные радиозатмения не охватывают полдень марсианского дня.

В статье в Journal of Geophysical Research: Planets Джейкоб Паррот с коллегами представил более глубокий анализ, применив метод взаимного радиозатмения — радиосигнал передаётся между двумя марсианскими спутниками, а не с орбиты на Землю. При восходе или заходе одного аппарата за Марс с точки зрения другого сигнал проходит через ионосферу, где изменяется в зависимости от её свойств.

Ученые изучили 71 такое взаимное радиозатмение между двумя спутниками Европейского космического агентства — Mars Express и ExoMars Trace Gas Orbiter. Тридцать пять из них были сделаны ближе к полудню, чем когда-либо ранее, что дало возможность исследовать ранее недоступные участки марсианской ионосферы.

Полученные данные позволили оценить суточные изменения электронной плотности ионосферы, а также поведение верхнего и нижнего слоев — M2 и M1 соответственно. Выяснилось, что пик плотности слоя M2 меняется менее резко в течение дня, чем считалось ранее. Кроме того, слой M1 сохраняется даже в полдень, что противоречит прежним предположениям.

На основе новых измерений исследователи рассчитали температуру ионосферы. Выяснилось, что максимумы температуры приходятся не на полдень, а ближе к марсианскому закату. Моделирование с помощью климатической модели Марса указывает, что температурные колебания скорее контролируются ветрами и переносом воздуха, а не прямым солнечным нагревом.