Iga meie Päikesesüsteemi planeet interakteerub meie Päikesest tuleva energeetiliste osakeste vooga. Sageli nimetatakse neid päikesetuuleks, koosnevad need osakesed peamiselt elektronidest, prootonitest ja alfaosakestest, mis on pidevalt teel tähtedevahelise ruumi poole. Kui see voog puutub kokku planeedi magnetosfääri või atmosfääriga, moodustab see nende ümber piirkonna, mida nimetatakse vibu šokiks.
Need piirkonnad moodustuvad planeedi ees, aeglustades ja suunates päikesetuule möödumisel sellest liikuma - sarnaselt sellele, kuidas vesi suunatakse ümber paadi. Marsi puhul on planeedi ionosfäär see, mis annab juhtiv keskkonna, mis on vajalik vibu löögi tekkimiseks. Ja vastavalt Euroopa teadlaste meeskonna uuele uuringule nihkub Marsi vibu šokk planeedi atmosfääri muutuste tagajärjel.
Uuring pealkirjaga „Marsi vibu šoki asukoha iga-aastased variatsioonid, mida on jälginud Marsi ekspressimissioon“ ilmus ajakirjas Ajakiri Geophysical Letters: Kosmosefüüsika. Kasutades andmeid Mars Express Orbiidil töötav teadusrühm uuris, kuidas ja miks vibu šoki asukoht mitme Marsi aasta jooksul varieerub ning millised on peamiselt vastutavad tegurid.
Astronoomid on juba aastakümneid teadnud, et vibu põrutused tekivad planeedist ülesvoolu, kus päikesetuule ja planeedi vaheline interaktsioon põhjustab energiliste osakeste aeglustumist ja järkjärgulist kõrvalekaldumist. Seal, kus päikesetuul kohtub planeedi magnetosfääri või atmosfääriga, moodustub järsk piirjoon, mis ulatub laieneva kaarega ümber planeedi.
Siit pärineb mõiste vibušokk oma eripärase kuju tõttu. Marsi puhul, millel puudub globaalne magnetväli ja üsna õhuke atmosfäär, mille saabas (alla 1% Maa atmosfäärirõhust merepinnal), on see ülemise atmosfääri (ionosfääri) elektrilaenguga piirkond mis vastutab vibu šoki tekitamise eest kogu planeedil.
Samal ajal võimaldab Marsi suhteliselt väike suurus, mass ja raskusjõud moodustada laiendatud atmosfääri (st eksosfääri). Selles Marsi atmosfääri osas põgenevad gaasilised aatomid ja molekulid kosmosesse ning interakteeruvad otseselt päikesetuulega. Aastate jooksul on seda laiendatud atmosfääri ja Marsi vibu põrkumist täheldanud mitmed orbiidimissioonid, mis on avastanud variatsioone viimase piirides.
Arvatakse, et selle põhjuseks on mitu tegurit, millest vähim on vahemaa. Kuna Marsil on suhteliselt ekstsentriline orbiit (0.0934 võrreldes Maa 0.0167-ga), varieerub tema kaugus Päikesest üsna vähe - ulatudes perihelioonil 206,7 miljonist kilomeetrist (128,437 miljonit mi; 1,3814 AU) 249,2 miljoni km-ni (154,8457 miljonit mi; 1,666). AU) afelionil.
Kui planeet on lähemal, suureneb päikesetuule dünaamiline rõhk atmosfääri suhtes. Kuid see vahemaa muutus langeb kokku ka sissetuleva äärmise ultraviolettkiirguse (EUV) suurenemisega. Selle tulemusel suureneb ioonide ja elektronide (teise nimega plasma) kiirus atmosfääri ülemises atmosfääris, põhjustades suurenenud termilist rõhku, mis on vastu suunatud sissetulevale päikesetuulele.
Laiendatud atmosfääris äsja loodud ioone võtab vastu ja kiirendab ka päikesetuule poolt kantavad elektromagnetilised väljad. See aeglustab seda ja põhjustab Marsi vibu positsiooni nihutamist. Kõik see on teada juhtunud ühe Marsi-aasta jooksul - mis võrdub 686,971 maapäevaga või 668,5991 Marsi päevaga (sool).
Kuidas see pikema aja jooksul käitub, on aga varem vastuseta jäänud küsimus. Seetõttu tutvus Euroopa teadlaste töörühm teabeagentuuri saadud andmetega Mars Express missioon viie aasta jooksul. Need andmed saadi kosmoseplasma ja EneRgetic aatomite (ASPERA-3) elektronspektromeetri (ELS) analüsaatorilt, mille meeskond kasutas kokku 11 861 vööri põrke ristumist.
Nad leidsid, et keskmiselt on vöörišokk Marsile lähemal, kui see asub afeliooni läheduses (8102 km), ja kaugemal perihelioonis (8984 km). See näitab, et marsi aasta kõikumine on umbes 11%, mis on üsna kooskõlas selle ekstsentrilisusega. Meeskond soovis siiski teada saada, milline (kui üldse) varem uuritud mehhanismidest vastutab selle muudatuse eest peamiselt.
Selle eesmärgi saavutamiseks pidas meeskond peamisteks põhjusteks päikese tuule tiheduse, planeetidevahelise magnetvälja tugevuse ja päikese kiirguse mõju - need kõik vähenevad, kui planeet läheb Päikesest kaugemale. Kuid nad leidsid, et vibu šoki asukoht tundus pigem päikese ultraviolettkiirguse kiirguse muutuste kui päikesetuule enda muutuste suhtes.
Vööri löögikauguse erinevused näisid olevat seotud ka tolmu kogusega Marsi atmosfääris. See suureneb, kui Mars läheneb perihelioonile, mistõttu atmosfäär neelab rohkem päikesekiirgust ja kuumeneb. Sarnaselt sellele, kuidas suurenenud EUV tase põhjustab suurema plasmakoguse ionosfääris ja eksosfääris, näib suurenenud tolmukogus puhver päikesetuule vastu.
Nagu ütles Suurbritannia Lancasteri ülikooli teadlane ja töö juhtiv autor Benjamin Hall ESA pressiteates:
„Varem on näidatud, et tolmutormid mõjutavad Marsi ülemist atmosfääri ja ionosfääri, nii et tolmutormide ja vibu šoki asukoha vahel võib olla kaudne seos ... Kuid me ei tee täiendavaid järeldusi selle kohta, kuidas tolmutormid võivad otseselt mõjutada Marsi vibu šoki asukohta ja jätta selline uurimine edaspidiseks uuringuks. ”
Lõpuks ei suutnud Hall ja tema meeskond välja tuua ühtegi tegurit, kui käsitleda seda, miks Marsi vibu šokk pikema aja jooksul nihkub. "Tundub tõenäoline, et ükski mehhanism ei suuda meie tähelepanekuid selgitada, vaid pigem nende kõigi koosmõju," sõnas ta. "Praegu ei saa neist ühtegi välistada."
Vaadates tulevikku, loodavad Hall ja ta kolleegid, et tulevased missioonid aitavad Marsil liikuva viburi taga liikuvate mehhanismide jaoks täiendavat valgust heita. Nagu Hall märkis, hõlmab see tõenäoliselt ESA ühiseid uurimisi Mars Express ja jälgi Gaas Orbiter ja NASA MAVEN missioon. MAVENi varasemad andmed näivad kinnitavat meie suundumusi. ”
Ehkki see pole esimene analüüs, mille eesmärk oli mõista, kuidas Marsi atmosfäär interakteerub päikesetuulega, põhines see konkreetne analüüs palju pikema aja jooksul saadud andmetel kui ükski varasem uuring. Lõpuks paljastavad praegu Marssi uurivad mitmed missioonid palju selle planeedi atmosfääri dünaamikat. Planeet, millel erinevalt Maast on väga nõrk magnetväli.
Selle käigus õpitud õpib kaugele, et tagada, et tulevased uurimismissioonid Marsile ja muudele nõrkade magnetväljadega (nt Veenus ja Merkuur) planeetidele oleksid ohutud ja tõhusad. See võib isegi aidata meil kunagi luua nendele maailmadele püsivaid baase!
