Mars to dziwna planeta.
Istnieją dowody, że kiedyś Czerwona Planeta gościła gęstą atmosferę i rozległe oceany. Jednak w pewnym momencie ewolucji planeta wydawała się przeciekać większość swoich gazów atmosferycznych do przestrzeni kosmicznej, a oceany odparowały (lub zamarzły, a następnie sublimowały, w zależności od szybkości utraty ciśnienia atmosferycznego). Istnieje kilka teorii na temat tego, jak atmosfera marsjańska zmarnowała się do 1% tej na Ziemi, w tym powolna erozja cząstek wiatru słonecznego i nagłe, katastrofalne uderzenie asteroidy, wysadzające atmosferę w przestrzeń kosmiczną.
Planetolodzy od dawna wiedzą, że marsjańskie pole magnetyczne jest bardzo słabe i dlatego ma niewielką siłę ochronną przed ciągłym wiatrem słonecznym. Dzięki analizie danych z wycofanego satelity NASA Mars Global Surveyor (MGS) uzyskano nowy wgląd.
Jednak słabe skorupowe pole magnetyczne wcale nie jest łagodne, ale może wywierać niekorzystny wpływ na atmosferę, wychwytując cząstki atmosferyczne w magnetycznych „banieczkach” (np. Plazmoidach) o szerokości ponad tysiąca kilometrów, zanim zostaną zdmuchnięte masowe w przestrzeń…
Erozja marsjańskiej atmosfery pod wpływem wiatru słonecznego była od dawna podejrzewana jako główny mechanizm utraty marsjańskiego powietrza. Chociaż powietrze Marsa różni się znacznie od naszego (marsjańska atmosfera to przede wszystkim CO2- podczas gdy ziemska atmosfera ma oddychającą mieszankę azot-tlen), kiedyś uważano ją za znacznie bardziej gęstą niż obecnie.
Gdzie więc poszła atmosfera? Ponieważ marsjańska magnetosfera jest dość nieznaczna (naukowcy uważają, że globalne pole magnetyczne mogło być o wiele silniejsze w przeszłości i prawdopodobnie uszkodzone przez uderzenie asteroidy), niewiele jest w stanie odwrócić energetyczne jony wiatru słonecznego od interakcji z atmosferą poniżej. Na Ziemi mamy bardzo silną magnetosferę, która działa jak niewidzialne pole siłowe, zapobiegając przedostawaniu się naładowanych cząstek do naszej atmosfery. Mars nie ma tego luksusu.
Podczas misji Mars Global Surveyor, rozpoczętej w 1996 r. (Kończącej się w 2006 r.), Satelita wykrył bardzo niejednolite pole magnetyczne pochodzące ze skorupy marsjańskiej, głównie na półkuli południowej. Naturalną myślą byłoby, że choć słabe, to niejednolite pole może zapewnić pewną ograniczoną ochronę atmosfery. Według nowych badań wykorzystujących stare dane MGS, prawdopodobnie tak nie jest; skorupowe pole magnetyczne może przyczyniać się do, prawdopodobnie przyspieszając, straty powietrza.
Gdy nierównomierne skorupowe pole magnetyczne wypływa z powierzchni Marsa, tworzy „parasole” strumienia magnetycznego, zatrzymując naładowane cząstki atmosferyczne. Dziesiątki parasoli magnetycznych pokrywają do 40% Marsa (głównie skoncentrowanego na południu), sięgając ponad atmosferę. Te struktury magnetyczne są zatem otwarte na atak wiatru słonecznego.
“Parasole są tam, gdzie odrywane są spójne kawałki powietrza”- powiedział David Brain z UC Berkeley, który zaprezentował swoje badania MGS podczas warsztatu plazmowego Huntsville w 2008 roku 27 października.
Chociaż może to brzmieć dramatycznie, istnieje realna możliwość, że proces ten zaobserwowano na Marsie po raz pierwszy. Parasole magnetyczne sięgają atmosfery i odczuwają dynamiczne ciśnienie wiatru słonecznego. To, co dzieje się później, to dobrze znany mechanizm w dziedzinie magnetohydrodynamiki (MHD): ponowne połączenie.
Ponieważ parasole skorupowe stykają się z międzyplanetarnym polem magnetycznym (IMF) przenoszonym przez wiatr słoneczny, istnieje możliwość ponownego połączenia. Według Davida Brain, MGS przeszedł przez taki region ponownego połączenia podczas jednego ze swoich orbit. „Połączone pola owinęły się wokół paczki gazu na szczycie marsjańskiej atmosfery, tworząc magnetyczną kapsułę o szerokości tysiąca kilometrów z jonizowanym powietrzem uwięzionym w środku," powiedział. „Ciśnienie wiatru słonecznego spowodowało, że kapsuła „oderwała się” i odleciała, zabierając ze sobą ładunek powietrza.”
Od tego pierwszego wyniku Brain znalazł kolejne tuzin „bąbelków” magnetycznych, niosących ze sobą fragmenty jonosfery marsjańskiej. Pęcherzyki te znane są jako „plazmoidy”, ponieważ zawierają naładowane cząstki lub plazmę.
Mózg chce podkreślić, że wyniki te nie są jednoznaczne. Na przykład MGS był wyposażony tylko do wykrywania jednej naładowanej cząstki, elektronu; jony mają różne właściwości i dlatego mogą mieć różny wpływ. Ponadto satelita dokonywał pomiarów na stałej wysokości o tej samej lokalnej porze dnia. Wymaganych jest więcej danych w różnych czasach i na różnych wysokościach.
Jedną z takich misji NASA, która może być w stanie pomóc w polowaniu na plazmoidy, jest Mars Atmosphere and Volatile Evolution satelita (MAVEN), którego wystrzelenie zaplanowano na 2013 r. MAVEN przeanalizuje marsjańską atmosferę, aby w szczególności zbadać erozję pod wpływem wiatru słonecznego, wykrywając elektrony i jony; mierzenie nie tylko pola magnetycznego, ale również elektrycznego. Eliptyczna orbita MAVEN pozwoli również sondie zbadać różne wysokości w różnych momentach.
Czekamy więc na MAVEN, aby udowodnić lub obalić teorię plazmoidy mózgu. Tak czy inaczej, są to kuszące dowody wskazujące na dość nieoczekiwany mechanizm, który mógłby dosłownie rozerwać atmosferę Marsa w kosmos…
Źródło: NASA
