Nyt NASA-missionskoncept, der sigter mod at studere, hvorfor planeter mister deres atmosfære

Et hold af NASA-forskere ønsker at bruge Jorden som et laboratorium for at forstå, hvordan planeter mister deres atmosfære, og har foreslået en mission, som agenturet for nylig udvalgte som en af ​​fem til yderligere overvejelse som en mulig NASA Explorer-mission.

I den foreslåede mission, som nogle mener er en potentiel hjørnesten i studiet af Solen og dens virkninger på planetariske atmosfærer, holdet på NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, fremmer en dobbelt-satellit, polar-kredsende mission for at studere de universelle processer, der kontrollerer atmosfærisk erosion og dens interaktion med stjernevinde, den kontinuerligt strømmende strøm af ladede partikler frigivet fra Solens korona.

Kaldet Mechanisms of Energetic Mass Ejection-Explorer, eller MEME-X, missionen var et af fem forslag, der modtog fase-A-finansiering under NASAs Small Explorer-program. NASA valgte også en anden Goddard-mission, Focusing Optics X-ray Solar Imager [link til historie]. Af de fem, NASA forventes at vælge en eller to til udvikling og implementering.

Tværdisciplinær mission

"MEME-X har stærke krydstråde på tværs af NASAs videnskabelige discipliner - planetariske, heliofysik, astrofysik, og geovidenskab, " sagde Thomas Moore, en Goddard-videnskabsmand og MEME-X-hovedforskeren. Ud over at give detaljer om tabet af masse i Jordens øvre atmosfæriske lag, missionen kunne øge forskernes forståelse af den rolle, som solvind spillede i at transformere Mars fra et varmt og vådt miljø, der kunne have understøttet overfladelivet på Mars til det kolde, nutidens tørre planet, han sagde.

Til det formål, MEME-X vil fokusere på et hovedspørgsmål:Hvordan undslipper partikler fra Jordens øvre atmosfære ind i magnetosfæren - den beskyttende boble, der beskytter planeten mod indkommende stråling fra Solen - og derefter videre, ud i rummet. "Atmosfærisk flugt er en grundlæggende proces med vidtrækkende konsekvenser på tværs af rum- og planetvidenskaberne, " sagde Moore.

Plasma, det dominerende materiale i rummet, består af negativt ladede elektroner og positivt ladede ioner; det er, atomer, der har mistet deres elektroner. Det er en fjerde tilstand af stof - ikke en gas, væske, eller fast stof - som leder elektricitet og påvirkes af magnetiske felter. På astronomisk skala, plasma er almindeligt. Det findes i solen, i den konstante strøm af materiale, der strømmer fra Solen – solvinden – og gennem hele rummet. Imidlertid, på jordens overflade, det er sjældent, findes mest i brande og i fluorescerende og neonlys.

For heliofysik, at forstå udstrømningen af ​​plasma fra nær-jordens rum er særlig afgørende, tilføjede Moore. Opstrømningen af ​​plasma fra polarhætten og nordlysområderne på høje breddegrader ser ud til at påvirke magnetosfærens reaktion på variationer i solvinden og påvirker igen rumvejret, hvilket bidrager til udfordringen med at forudsige rumvejr.

"I 40 år, vi har haft et langvarigt mysterium om, hvordan en del af atmosfæren opvarmes med en faktor på hundrede eller mere og kastes ud i rummet, hvor det dramatisk ændrer det nære Jord-miljø, " sagde Doug Rowland, MEME-X stedfortrædende hovedefterforsker og heliofysiker hos Goddard. "MEME-X, med sit par miniaturiserede rumfartøjer og avanceret instrumentering, vil endelig give os de værktøjer, vi har brug for til at løse dette problem."

Udstyret med plasmaanalysatorer, som vil blive monteret på korte bomme, der strækker sig langs rumfartøjets spinakser, og andre instrumenter udviklet til dels med forsknings- og udviklingsmidler, MEME-X ville give de første flerpunktsmålinger af plasma for at bestemme, om stoffet udstødes af tryk, som i en gejser, eller støvsuget væk fra Jorden, som i en vandtud.

Atmosfærisk udvikling og beboelighed

Ud over at afsløre plasmaudstrømningens effekt på rumvejr, missionen kunne hjælpe med at besvare vigtige spørgsmål vedrørende udviklingen af ​​planetariske atmosfærer og planetens beboelighed, sagde Moore.

Et eksempel på dette er Mars. En gang vådere og varmere, og muligvis rart for livet, planeten ser nu død ud. Det er en ørken verden, med en sparsom atmosfære og stort set intet beskyttende magnetfelt. NASAs Mars Atmosphere and Volatile Evolution mission, for nylig opdaget, at det meste af planetens atmosfære er gået tabt til rummet, voldsomt skrabet fra planeten af ​​solvinden.

Spørgsmålet, forskerne ønsker at besvare, er magnetosfærens rolle i atmosfærisk tab, især hvad angår solvind. "Dette er en søgen efter at opdage og karakterisere grundlæggende processer, der finder sted i heliosfæren og i hele universet, " sagde Moore. "Vi ønsker at bruge Jordens atmosfære som et laboratorium."