Solarni vetar odnosi Marsovu atmosferu u oblacima jona
Merenja MAVEN-a i kineske sonde Tjenven-1 u istom trenutku pokazuju da talasi na granici gornje atmosfere izbacuju jonizovani gas u masi, a ne česticu po česticu.
Dve letelice u orbiti oko Marsa prvi put su u istom trenutku izmerile i uzrok i posledicu bekstva atmosfere te planete. Rad je objavljen 1. avgusta 2026. u časopisu Science Advances, a predvodi ga Či Žang, istraživač na Centru za svemirsku fiziku Univerziteta u Bostonu. Podatke su dale NASA-ina sonda MAVEN, koja je merila jone kako napuštaju planetu, i kineska Tjenven-1, koja je u istom trenutku bila uzvodno od Marsa i merila solarni vetar pre nego što udari u njega. Nalaz je da jonizovani gas iz gornje atmosfere ne odlazi česticu po česticu, nego u velikim oblacima.
Rad nosi naslov „Simultaneous Mars-orbit observations reveal Kelvin-Helmholtz instability-driven bulk atmospheric ion escape“, objavljen je u tomu 12, broju 31, pod oznakom DOI 10.1126/sciadv.aed9072. Koautor je Čuanfej Dong, docent astronomije na istom univerzitetu i član istog centra. Merenje na koje se analiza oslanja zabeleženo je 31. jula 2023.
Zašto su bile potrebne dve letelice
Jedna sonda u orbiti meri ono što se dešava oko nje, ali ne i kakav je solarni vetar bio pre nego što je stigao do planete. Kada takva sonda zabeleži nagli skok u broju jona koji beže, ostaje otvoreno pitanje da li je uzrok bio spolja ili u samoj atmosferi.
Ovog puta je Tjenven-1 radio kao monitor solarnog vetra, dok je MAVEN unutar sistema brojao jone koji odlaze. Time je dobijen par merenja u kome se ulaz i izlaz gledaju u isto vreme, što je razlika u odnosu na dosadašnja istraživanja koja su morala da se oslanjaju na jednu tačku merenja.
Šta su Kelvin-Helmholcovi talasi
Talasi o kojima je reč nastaju po istom principu po kom vetar pravi talase na vodi. Kada se dva fluida različitih brzina dodiruju, granica između njih ne ostaje glatka nego počne da se nabira, a nabori rastu. Na Marsu se ta granica nalazi tamo gde gornja atmosfera dodiruje tok solarnog vetra.
Kada takvi talasi narastu, ne otkidaju pojedinačne čestice nego cele oblake jonizovanog gasa. Zbog toga se gubitak dešava u masi, u paketima, a ne kao ravnomerno curenje.
Pojava nije simetrična oko planete. Žang to opisuje u saopštenju Univerziteta u Bostonu:
Umesto toga, uglavnom se vidi na jednoj strani planete, u zavisnosti od smera električnog polja solarnog vetra.
Ta asimetrija je bitna zato što znači da ukupan gubitak ne može da se proceni iz jednog prolaza sonde ma gde se dogodio, nego zavisi od toga sa koje strane planete se meri.
Zašto Mars, a ne Zemlja
Mars nema globalno magnetno polje. Zemljino polje skreće najveći deo solarnog vetra pre nego što dođe do vazduha, a Marsova gornja atmosfera je direktno izložena udaru. To je jedan od razloga zašto je planeta koja je nekada imala gušću atmosferu i tečnu vodu na kraju ostala hladna i suva.
Merenja gubitka nisu novost, novost je mehanizam. NASA je 2015. godine, na osnovu prvih rezultata MAVEN-a, saopštila da solarni vetar odnosi gas sa Marsa brzinom od oko 100 grama u sekundi, i da se tokom solarnih oluja taj gubitak višestruko pojačava. Ono što se do sada nije znalo jeste u kakvim porcijama gas odlazi.
Hronologija dve misije objašnjava zašto je ovakvo merenje moglo da se napravi tek sada. MAVEN je u orbitu oko Marsa ušao u septembru 2014, a Tjenven-1 u februaru 2021. Tek od tada oko planete postoje dve letelice koje mogu da gledaju istu pojavu sa dva mesta.
Dong u istom saopštenju širi zaključak izvan Marsa:
Ovaj proces bi mogao da se odvija i na drugim planetama koje nemaju jako magnetno polje, uključujući neke egzoplanete.
Šta ovo istraživanje ne dokazuje
Autori sami navode šta ostaje nepoznato: pri kojim tačno uslovima u solarnom vetru se ovi talasi formiraju, koliko brzo rastu i koliki deo dugoročnog gubitka atmosfere objašnjavaju. Rad, dakle, pokazuje da mehanizam postoji i da je izmeren, ne i koliko je odgovoran za to što je Mars danas suv.
Reč je i o merenju u ograničenom broju povoljnih trenutaka, kada su se dve letelice zatekle u pravom rasporedu. Nastavak zavisi od nove opreme u orbiti: NASA-ina misija ESCAPADE, sastavljena od dva mala satelita, treba da omogući merenje sa dve tačke istovremeno kao redovan režim rada, dok se MAVEN približava kraju misije.
