Každá planeta naší sluneční soustavy interaguje s proudem energetických částic přicházejících z našeho Slunce. Tyto částice se často označují jako „sluneční vítr“ a sestávají hlavně z elektronů, protonů a alfa částic, které se neustále přibližují k mezihvězdnému prostoru. Tam, kde tento proud přichází do styku s magnetosférou nebo atmosférou planety, tvoří kolem sebe oblast známou jako „úder lukem“.
Tyto oblasti se vytvářejí před planetou, zpomalují a odklánějí sluneční vítr, jak se pohybuje kolem - podobně jako je voda odkloněna kolem lodi. V případě Marsu je to ionosféra planety, která poskytuje vodivé prostředí nutné k vytvoření luku. A podle nové studie týmu evropských vědců se v důsledku změn v atmosféře planety posouvají příďové šoky Marsu.
Studie s názvem „Roční výkyvy v marťanském úderu šokem pozorované misí Mars Express“ se objevila v Žurnál geofyzikálních dopisů: Fyzika vesmíru. Použití dat z Mars Express orbiter, vědecký tým se snažil prozkoumat, jak a proč se poloha lučního šoku mění v průběhu několika marťanských let a za jaké faktory jsou zodpovědné.
Po mnoho desetiletí si astronomové uvědomovali, že před planetou se tvoří šokové luk, kde interakce mezi slunečním větrem a planetou způsobuje, že energetické částice zpomalují a postupně jsou odkloněny. Tam, kde sluneční vítr narazí na magnetosféru nebo atmosféru planety, vytvoří se ostrá hraniční čára, která se rozprostírá kolem planety v rozšiřujícím se oblouku.
Odtud pochází výraz bow bow, díky jeho výraznému tvaru. V případě Marsu, který nemá globální magnetické pole a poněkud tenkou atmosféru, aby mohl nastartovat (méně než 1% atmosférického tlaku Země na hladině moře), je to elektricky nabitá oblast horní atmosféry (ionosféra). to je zodpovědné za vytváření luku šok kolem planety.
Současně, Mars relativně malé velikosti, hmotnosti a gravitace umožňuje vytvoření rozšířené atmosféry (tj. Exosféry). V této části atmosféry Marsu unikají plynné atomy a molekuly do vesmíru a přímo interagují se slunečním větrem. V průběhu let byla tato rozšířená atmosféra a šok z Marsu pozorován několika orbitálními misemi, které odhalily variace na jeho hranicích.
Předpokládá se, že je to způsobeno více faktory, v neposlední řadě vzdáleností. Protože Mars má relativně excentrickou oběžnou dráhu (0,0934 ve srovnání s pozemskými 0,0167), jeho vzdálenost od Slunce se mění docela trochu - od 206,7 milionu km (128,437 milionu mi; 1,3814 AU) na perihelion k 249,2 milionu km (154,8457 milionu mi; 1,666) AU) na aphelion.
Když je planeta blíž, dynamický tlak slunečního větru proti jeho atmosféře se zvyšuje. Tato změna vzdálenosti se však časově shoduje se zvýšením množství přicházejícího extrémního ultrafialového (EUV) slunečního záření. V důsledku toho se zvyšuje rychlost, jakou jsou ionty a elektrony (aka. Plasma) produkovány v horní atmosféře, což způsobuje zvýšený tepelný tlak, který působí proti příchozímu slunečnímu větru.
Nově vytvořené ionty v rozšířené atmosféře jsou také zachycovány a urychlovány elektromagnetickými poli přenášenými slunečním větrem. To má za následek zpomalení a způsobení posunu luku na Mars. Všechno toto je známo, že k tomu dojde v průběhu jediného marťanského roku - což odpovídá 686 971 zemským dnům nebo 668 5 991 marťanským dnům (sols).
Jak se však chová po delší dobu, je otázka, která byla dříve nezodpovězena. Tým evropských vědců jako takový konzultoval údaje získané agenturou Mars Express mise po dobu pěti let. Tato data byla získána analyzátorem kosmického plazmatu a ennegetgetických atomů (ASPERA-3) elektronovým spektrometrem (ELS), který tým použil k prozkoumání celkem 11 861 přechodů před úderem.
Zjistili, že příďový šok je v průměru blíže k Marsu, když je blízko aphelionu (8102 km), a dále pryč na perihelionu (8984 km). Během marťanského roku je to asi 11%, což je docela v souladu s jeho výstředností. Tým však chtěl zjistit, který (pokud existuje) z dříve studovaných mechanismů byl hlavní zodpovědností za tuto změnu.
Za tímto účelem považoval tým za primární příčiny změny hustoty slunečního větru, síly meziplanetárního magnetického pole a slunečního záření - to vše klesá s tím, jak se planeta dostane dál od Slunce. Zjistili však, že poloha lukového šoku se jevila citlivěji na změny slunečního výstupu extrémního UV záření než na změny samotného slunečního větru.
Zdálo se, že rozdíly ve vzdálenosti lukového šoku souvisejí s množstvím prachu v marťanské atmosféře. To se zvyšuje, jak se Mars přibližuje k perihelionu, což způsobuje, že atmosféra absorbuje více slunečního záření a zahřívá se. Podobně jako zvýšená hladina EUV vede ke zvýšenému množství plazmy v ionosféře a exosféře, zdá se, že zvýšené množství prachu působí jako nárazník proti slunečnímu větru.
Benjamin Hall, výzkumný pracovník na Lancasterské univerzitě ve Velké Británii a hlavní autor článku, uvedl v tiskové zprávě ESA:
"Bylo prokázáno, že prachové bouře interagují s horní atmosférou a ionosférou na Marsu, takže může dojít k nepřímému propojení mezi prachovými bouřemi a lokalizací úderů ... Nevyjímáme však žádné další závěry o tom, jak by prachové bouře mohly přímo působit ovlivnit umístění marťanského šoku a nechat takové vyšetřování na budoucí studii. “
Nakonec Hall a jeho tým nedokázali odhalit žádný faktor, když se vypořádali s tím, proč se Marsův úklony šíří v delším časovém období. "Zdá se pravděpodobné, že žádný jediný mechanismus nedokáže vysvětlit naše pozorování, ale spíše kombinovaný účinek všech z nich," řekl. "V tuto chvíli nikdo z nich nemůže být vyloučen."
Když se podíváme dopředu, Hall a jeho kolegové doufají, že budoucí mise pomohou vrhnout další světlo na mechanismy za posunem luku na Marsu. Jak uvedl Hall, bude to pravděpodobně zahrnovat „“ společná vyšetřování ESA Mars Express a Trace Plyn Orbiter a NASA MAVEN mise. Zdá se, že časná data od MAVEN potvrzují trendy, které jsme objevili. “
I když to není první analýza, která se snažila pochopit, jak Marsova atmosféra interaguje se slunečním větrem, tato konkrétní analýza byla založena na datech získaných za mnohem delší časové období, než jakákoli předchozí studie. Nakonec mnoho misí, které v současné době studují Mars, odkrývají hodně o atmosférické dynamice této planety. Planeta, která má na rozdíl od Země velmi slabé magnetické pole.
To, co se v tomto procesu dozvíme, povede dlouhou cestu k zajištění toho, aby budoucí průzkumné mise na Mars a další planety, které mají slabá magnetická pole (jako Venuše a Merkur), byly bezpečné a efektivní. Mohlo by nám to dokonce někdy pomoci při vytváření trvalých základen v těchto světech!
