10 lat misji MAVEN na Marsie
21 września 2014 roku sonda kosmiczna MAVEN (Mars Atmospheric and Volatile EvolutioN) weszła na orbitę wokół Marsa, rozpoczynając trwającą 10 lat eksplorację górnej warstwy atmosfery Czerwonej Planety. Misja dostarczyła wielu danych na temat tego, jak atmosfera Marsa reaguje na Słońce i wiatr słoneczny oraz jak te interakcje mogą wyjaśnić utratę marsjańskiej atmosfery.
Należąca do NASA sonda MAVEN nadal dokonuje nowych, ekscytujących odkryć na temat Czerwonej Planety, które zwiększają nasze zrozumienie tego, jak ewolucja atmosfery wpłynęła na klimat Marsa i wcześniejszą obecność ciekłej wody na jego powierzchni. Poniżej przedstawiamy najważniejsze efekty naukowe misji.
Ekstremalna erozja atmosfery
Jednym z pierwszych ważnych wyników MAVEN było odkrycie, że erozja atmosfery Marsa znacznie wzrasta podczas burz słonecznych. Zespół badał, w jaki sposób wiatr słoneczny – strumień naładowanych cząstek nieustannie płynących ze Słońca – i burze słoneczne nieustannie usuwają atmosferę Marsa i jak ten proces odgrywał kluczową rolę w zmianie marsjańskiego klimatu z potencjalnie nadającej się do zamieszkania planety na dzisiejszą zimną i suchą planetę.
Rozpylanie w przestrzeni kosmicznej
Aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób Mars utracił znaczną część swojej atmosfery, MAVEN zmierzył izotopy argonu w górnej części marsjańskiej atmosfery. Argon jest gazem szlachetnym, co oznacza, że rzadko reaguje z innymi składnikami marsjańskiej atmosfery. Jedynym sposobem na jego usunięcie jest rozpylanie atmosferyczne – proces, w którym jony uderzają w marsjańską atmosferę z wystarczająco dużą prędkością, aby wybić cząsteczki gazu z atmosfery. Kiedy zespół MAVEN przeanalizował izotopy argonu w górnej atmosferze, był w stanie oszacować, że około 65% pierwotnie obecnego argonu zostało utracone w wyniku rozpylania.
Nowy typ zorzy polarnej
MAVEN odkrył kilka rodzajów zorzy polarnej, które pojawiają się, gdy energetyczne cząstki wpadają do atmosfery, bombardując gazy i powodując ich świecenie. Zespół MAVEN wykazał, że protony, a nie elektrony, tworzą zorze na Marsie. Na Ziemi zorze protonowe występują tylko w niewielu regionach w pobliżu biegunów, podczas gdy na Marsie mogą występować wszędzie.
Marsjańska burza pyłowa
W 2018 roku seria burz pyłowych stworzyła chmurę pyłu tak dużą, że otoczyła planetę. Zespół MAVEN zbadał, w jaki sposób ta globalna burza pyłowa wpłynęła na górną warstwę atmosfery Marsa, aby zrozumieć, jak takie wydarzenia wpływają na ucieczkę wody w przestrzeń kosmiczną. Badanie potwierdziło, że ogrzewanie spowodowane burzami pyłowymi może wynieść cząsteczki wody znacznie wyżej w atmosferę niż zwykle, prowadząc do nagłego wzrostu „wycieku” wody w kosmos.
Mapa marsjańskich wiatrów
Naukowcy z MAVEN stworzyli pierwszą mapę cyrkulacji wiatru w górnej warstwie atmosfery Marsa. Nowa mapa pomaga naukowcom lepiej zrozumieć marsjański klimat, w tym sposób, w jaki ukształtowanie terenu na powierzchni planety zakłóca prądy wiatrów na dużych wysokościach. Wyniki dają wgląd w to, jak dynamika górnej atmosfery Marsa wpływała na ewolucję klimatu Czerwonej Planety w przeszłości i jak to dzieje się obecnie.
Skręcony ogon
Mars ma niewidoczny magnetyczny „ogon”, który jest skręcony w wyniku interakcji z wiatrem słonecznym. Chociaż modele przewidywały, że rekoneksja magnetyczna powoduje skręcenie ogona magnetycznego Marsa, dopiero dzięki sondzie MAVEN naukowcy mogli potwierdzić, że przewidywania były prawidłowe. Proces, który tworzy skręcony ogon, może również pozwolić na ucieczkę części i tak już cienkiej atmosfery Marsa w przestrzeń kosmiczną.
Mapowanie prądów elektrycznych
Naukowcy wykorzystali dane z sondy MAVEN do stworzenia mapy systemów prądów elektrycznych w marsjańskiej atmosferze. Tworzą się one, gdy jony i elektrony wiatru słonecznego rozbijają się o indukowane pole magnetyczne planety, powodując rozpad cząstek. Powstałe prądy elektryczne, które rozchodzą się wokół planety, odgrywają fundamentalną rolę w utracie atmosfery, która przekształciła planetę ze świata, który mógł wspierać życie, w niegościnną pustynię.
Znikający wiatr słoneczny
Mars podobnie jak wszystkie planety w naszym Układzie Słonecznym jest stale zanurzony w wietrze słonecznym. Wywiera on nacisk na marsjańską magnetosferę i jonosferę oraz napędza ucieczkę atmosfery. W grudniu 2022 roku sonda MAVEN zaobserwowała nieoczekiwane „zniknięcie” strumienia naładowanych cząstek. Było to spowodowane specjalnym rodzajem zdarzenia słonecznego, które było tak potężne, że stworzyło pustkę w swoim śladzie podczas podróży przez Układ Słoneczny (zjawisko nazywa się regionem interakcji strumieniowej). Pomiary MAVEN wykazały, że po dotarciu do Marsa gęstość wiatru słonecznego znacznie spadła. Bez ciśnienia wiatru słonecznego marsjańska atmosfera i magnetosfera rozszerzyły się o tysiące kilometrów.
Widoki Czerwonej Planety w ultrafiolecie
MAVEN uchwycił oszałamiające widoki Marsa na dwóch zdjęciach w ultrafiolecie wykonanych w różnych punktach orbity okołosłonecznej Czerwonej Planety. Oglądając planetę w ultrafiolecie, naukowcy uzyskują wgląd w marsjańską atmosferę i mogą dostrzec różne niezwykłe cechy powierzchni.
Odpowiedź Marsa na burze słoneczne
W maju 2024 roku seria zdarzeń słonecznych wywołała potok energetycznych cząstek, które szybko dotarły na Marsa. Wiele misji NASA na Marsie, w tym MAVEN, obserwowało to wydarzenie i uchwyciło obrazy świecących zórz nad planetą. Ekstremalne burze dostarczyły nie tylko spektakularnych widoków, ale przede wszystkim więcej szczegółów na temat poziomu promieniowania na Czerwonej Planecie. Fakt, że Słońce weszło w okres szczytowej aktywności, wpłynie niewątpliwie na zwiększenie liczby burz słonecznych. To okazja do zbadania, jak takie wydarzenia rozwijają się w głębokim kosmosie, a także jak duże narażenie na promieniowanie mogą napotkać pierwsi astronauci na Marsie.
Opracowano na podstawie:
Celebrating 10 Years at Mars with NASA’s MAVEN Mission
