Кожна планета нашої Сонячної системи взаємодіє з потоком енергетичних частинок, що надходять від нашого Сонця. Ці частинки, які часто називають "сонячним вітром", складаються переважно з електронів, протонів та альфа-частинок, які постійно пробиваються до міжзоряного простору. Там, де цей потік контактує з магнітосферою або атмосферою планети, він утворює навколо себе область, відому як "удар лука".
Ці регіони формуються перед планетою, уповільнюючи і відводячи сонячний вітер, коли він рухається повз - так, як вода перекидається навколо човна. У випадку Марса саме йоносфера планети забезпечує провідні умови, необхідні для формування лукового удару. Згідно з новим дослідженням групи європейських вчених, ударний удар по Марсу зміщується внаслідок змін в атмосфері планети.
Дослідження під назвою "Щорічні зміни місця шоку Марса Марка, що спостерігаються за допомогою місії" Експрес Марс ", з'явилося в Журнал геофізичних листів: космічна фізика. Використання даних із Mars Express На орбіту, наукова команда намагалася дослідити, як і чому місце шокового лука змінюється протягом декількох марсіанських років, і які фактори, головним чином, є відповідальними.
Протягом багатьох десятиліть астрономи усвідомлювали, що лукові удари утворюються вгору за течією планети, де взаємодія між сонячним вітром і планетою змушує енергетичні частинки сповільнюватися і поступово відводяться. Там, де сонячний вітер зустрічається з магнітосферою або атмосферою планети, утворюється гостра межа, яку вони розширюють навколо планети в розширювальній дузі.
Ось звідси походить термін луковий шок, завдяки своїй виразній формі. У випадку Марса, який не має глобального магнітного поля і досить тонкої атмосфери для завантаження (менше 1% від атмосферного тиску Землі на рівні моря), це електрично заряджена область верхньої атмосфери (іоносфера) що відповідає за створення лукового удару навколо планети.
У той же час Марс порівняно невеликих розмірів, маси та сили тяжіння дозволяє утворити розширену атмосферу (тобто екзосферу). У цій частині атмосфери Марса газоподібні атоми та молекули вибігають у космос і безпосередньо взаємодіють із сонячним вітром. Протягом багатьох років ця подовжена атмосфера та ударний постріл на Марсі спостерігалися за допомогою декількох місій на орбітах, які виявили зміни в кордоні останнього.
Вважається, що це спричинено багатьма факторами, не останньою з яких є відстань. Оскільки Марс має відносно ексцентричну орбіту (0,0934 порівняно з 0,0167 Землі), його відстань від Сонця змінюється зовсім небагато - йде від 206,7 млн км (128,437 млн. Ми; 1,33814 АС) при периферії до 249,2 млн км (154,8457 млн ми; 1,6666 АС) при афелії.
Коли планета наближається, динамічний тиск сонячного вітру проти його атмосфери збільшується. Однак ця зміна відстані також збігається зі збільшенням кількості сонячної радіації, що надходить ультрафіолетове (EUV). В результаті швидкість, з якою в верхній атмосфері виробляються іони та електрони (ака. Плазма), збільшується, викликаючи підвищений тепловий тиск, що протидіє вхідному сонячному вітру.
Новостворені іони в розширеній атмосфері також підхоплюються і прискорюються електромагнітними полями, що переносяться сонячним вітром. Це призводить до того, що він уповільнить його і призведе до того, що босовий удар Марса змінить своє положення. Все це, як відомо, трапляється протягом одного марсіанського року - що еквівалентно 686,971 земних днів або 668,5991 марсіанських днів (золів).
Однак, як вона поводиться протягом більш тривалих періодів часу, питання, яке раніше не відповідало. Таким чином, команда європейських вчених консультувалась з даними, отриманими в Mars Express місія протягом п'ятирічного періоду. Ці дані були взяті аналізатором космічної плазми та електронних спектрометрів ASPERA-3 (ASPERA-3) (ELS), який команда використовувала для дослідження загальної кількості 11 861 ударних перетинів лука.
Вони виявили, що в середньому луковий удар ближче до Марса, коли він знаходиться поблизу афеліона (8102 км), а далі - в перигеліоні (8984 км). Протягом марсіанського року це коливалося приблизно в 11%, що цілком відповідає його ексцентричності. Однак команда хотіла побачити, який (якщо такий є) раніше вивчений механізм головним чином відповідав за цю зміну.
З цією метою команда розглянула зміни щільності сонячного вітру, сили міжпланетного магнітного поля та сонячного опромінення як основні причини - все це занепадає, коли планета віддаляється від Сонця. Однак вони виявили, що розташування лукового шоку виявилося більш чутливим до змін сонячного випромінювання, а не до зміни сонячного вітру.
Коливання відстані від удару від лука також виявилися пов'язаними з кількістю пилу в марсіанській атмосфері. Це збільшується, коли Марс наближається до перигелію, внаслідок чого атмосфера поглинає більше сонячної радіації та нагрівається. Так само, як підвищення рівня ЄСВ призводить до збільшення кількості плазми в іоносфері та екзосфері, збільшується кількість пилу, як видається, є буфером проти сонячного вітру.
Як заявив Бенджамін Холл, науковий співробітник університету Ланкастер у Великобританії та головний автор статті, у прес-релізі ESA:
"Попередньо було показано, що пилові бурі взаємодіють з верхнім шаром атмосфери та іоносферою Марса, тому може виникнути непряма зв'язок між пиловими бурями та місцем удару лука ... Однак ми не робимо жодних подальших висновків щодо того, як могли б безпосередньо бурити пили вплинути на місце марсіанських шокових луків і залишити таке розслідування у майбутньому дослідженні ».
Врешті-решт, Холл та його команда не змогли виділити жодного фактора, вирішуючи, чому шок лука Марса змінюється протягом більш тривалих періодів часу. "Здається, що жоден єдиний механізм не може пояснити наші спостереження, а скоріше комбінований ефект усіх", - сказав він. "На даний момент жоден з них не може бути виключений".
Забігаючи наперед, Холл та його колеги сподіваються, що майбутні місії допоможуть пролити додаткове світло на механізми, що стоять за перемиканням бойового шару на Марсі. Як зазначав Холл, це, ймовірно, передбачає спільні розслідування ESA Mars Express і Трейс Газ Orbiter і NASA ПОВЕРНЕНО місія. Ранні дані MAVEN, здається, підтверджують тенденції, які ми виявили ».
Хоча це не перший аналіз, який прагнув зрозуміти, як атмосфера Марса взаємодіє із сонячним вітром, цей конкретний аналіз ґрунтувався на даних, отриманих за набагато більший період часу, ніж будь-яке раніше дослідження. Зрештою, численні місії, які зараз вивчають Марс, багато що розкривають про атмосферну динаміку цієї планети. Планета, яка, на відміну від Землі, має дуже слабке магнітне поле.
Те, що ми дізнаємось у процесі, пройде довгий шлях до того, щоб майбутні розвідувальні місії на Марс та інші планети, у яких слабкі магнітні поля (наприклад, Венера та Меркурій), були безпечними та ефективними. Це навіть може допомогти нам створити постійні бази на цих світах колись!
