Mars is een vreemde planeet.
Er zijn aanwijzingen dat de Rode Planeet ooit gastheer was voor een dikke atmosfeer en uitgestrekte oceanen. Maar op een bepaald moment in zijn evolutie leek de planeet het grootste deel van zijn atmosferische gassen naar de ruimte te lekken, en de oceanen verdampten (of bevroor en sublimeerden, afhankelijk van hoe snel de atmosferische druk verloren ging). Er zijn verschillende theorieën over hoe de atmosfeer van Mars wegkwam tot 1% van die van de aarde, inclusief de langzame erosie door zonnewinddeeltjes en een plotselinge, catastrofale asteroïde-inslag die de atmosfeer de ruimte in blaast.
Planetaire wetenschappers weten al lang dat het magnetische veld van Mars erg zwak is en daarom weinig beschermende kracht heeft tegen de continue zonnewind. Door analyse van gegevens van de gepensioneerde NASA Mars Global Surveyor (MGS) -satelliet is een nieuw inzicht verkregen.
Dit zwakke aardkorstige magnetische veld is echter verre van goedaardig, maar kan in feite een negatief effect hebben op de atmosfeer door atmosferische deeltjes op te vangen in magnetische "bellen" (ook bekend als plasmoïden) van meer dan duizend kilometer breed, voordat ze worden opgeblazen en-massa naar de ruimte…
De erosie van de atmosfeer van Mars door de zonnewind wordt al lang vermoed als het belangrijkste mechanisme achter het verlies van lucht op Mars. Hoewel Mars-lucht aanzienlijk verschilt van die van onszelf (de atmosfeer van Mars is voornamelijk CO2gebaseerd, terwijl de terrestrische atmosfeer een ademende stikstof-zuurstofmix heeft), werd ooit gedacht dat het veel dichter was dan het nu is.
Dus waar is de sfeer gebleven? Aangezien de Mars-magnetosfeer vrij onbeduidend is (wetenschappers geloven dat het wereldwijde magnetische veld in het verleden mogelijk veel sterker was en mogelijk is beschadigd door een asteroïde-inslag), is er weinig om energetische zonnewindionen af te weren van interactie met de atmosfeer beneden. Op aarde hebben we een zeer sterke magnetosfeer die werkt als een onzichtbaar krachtveld, waardoor wordt voorkomen dat geladen deeltjes onze atmosfeer binnendringen. Mars heeft deze luxe niet.
Tijdens de Mars Global Surveyor-missie, gelanceerd in 1996 (eindigend in 2006), detecteerde de satelliet een zeer fragmentarisch magnetisch veld afkomstig van de Martiaanse korst, voornamelijk op het zuidelijk halfrond. De natuurlijke gedachte zou zijn dat dit fragmentarische veld, hoewel zwak, een beperkte bescherming van de atmosfeer kan bieden. Volgens nieuw onderzoek met oude MGS-gegevens is dit waarschijnlijk niet het geval; het aardkorstmagneetveld kan bijdragen aan het mogelijk versnellen van het luchtverlies.
Terwijl het fragmentarische magnetische veld van de aardkorst omhoog komt van het oppervlak van Mars, creëert het 'paraplu's' van magnetische flux, waarbij geladen atmosferische deeltjes worden opgevangen. Tientallen magnetische parasols bedekken tot 40% van Mars (voornamelijk geconcentreerd in het zuiden) en reiken boven de atmosfeer. Deze magnetische structuren staan daarom open voor aanvallen van de zonnewind.
“In de paraplu's worden samenhangende stukjes lucht weggescheurd, ”Zei David Brain van UC Berkeley, die zijn MGS-onderzoek presenteerde op de Huntsville Plasma Workshop 2008 op 27 oktober.
Hoewel dit dramatisch klinkt, is de kans reëel dat dit proces voor het eerst op Mars is waargenomen. De magnetische paraplu's reiken door de atmosfeer en voelen dynamische druk van de zonnewind. Wat er vervolgens gebeurt, is een bekend mechanisme op het gebied van magnetohydrodynamica (MHD): herverbinding.
Aangezien de aardkorstparaplu's contact maken met het interplanetaire magnetische veld (IMF) dat door de zonnewind wordt gedragen, is er een kans dat er opnieuw verbinding kan ontstaan. Volgens David Brain passeerde de MGS zo'n herverbindingsgebied tijdens een van zijn banen. 'De samengevoegde velden wikkelden zich rond een pakje gas bovenaan de atmosfeer van Mars en vormden een magnetische capsule van duizend kilometer breed met geïoniseerde lucht erin opgesloten," hij zei. 'Zonnewinddruk zorgde ervoor dat de capsule ‘afknelde’ en hij blies weg en nam zijn lading lucht mee.”
Sinds dit eerste resultaat heeft Brain nog een dozijn magnetische "bellen" gevonden die brokken van de Mars-ionosfeer met zich meedragen. Deze bellen staan bekend als "plasmoïden" omdat ze geladen deeltjes of plasma bevatten.
Brain wil erop wijzen dat deze resultaten verre van overtuigend zijn. Zo was de MGS slechts uitgerust om één geladen deeltje, het elektron, te detecteren; ionen hebben verschillende kenmerken en kunnen daarom anders worden beïnvloed. Ook nam de satelliet metingen op een constante hoogte op hetzelfde lokale tijdstip van de dag. Meer gegevens over verschillende tijden en verschillende hoogtes zijn vereist.
Een van die NASA-missies die mogelijk kan helpen bij de jacht op plasmoïden is de Marsatmosfeer en vluchtige evolutie satelliet (MAVEN), gepland voor lancering in 2013. MAVEN zal de atmosfeer van Mars analyseren om erosie door de zonnewind specifiek te bestuderen, waarbij elektronen en ionen worden gedetecteerd; het meten van niet alleen het magnetische, maar ook het elektrische veld. Met de elliptische baan van MAVEN kan de sonde ook verschillende hoogtes op verschillende tijdstippen onderzoeken.
Dus wachten we op MAVEN om de plasmoidtheorie van Brain te bewijzen of te weerleggen. Hoe dan ook, dit is een verleidelijk bewijs dat wijst op een nogal onverwacht mechanisme dat, letterlijk, de atmosfeer van Mars de ruimte in kan scheuren ...
Bron: NASA
