Mars atmosfære godt beskyttet mod solvinden

På trods af fraværet af en global jordlignende magnetisk dipol, Mars-atmosfæren er godt beskyttet mod solvindens indvirkning på ionudslip fra planeten. Det viser ny forskning ved hjælp af målinger fra det svenske partikelinstrument ASPERA-3 på Mars Express-rumfartøjet. Resultaterne er for nylig blevet præsenteret i en doktorafhandling af Robin Ramstad, Svensk Institut for Rumfysik og Umeå Universitet, Sverige.

Nutidens Mars er en kold og tør planet med mindre end 1 procent af Jordens atmosfæriske tryk ved overfladen. Imidlertid, mange geologiske træk indikerer, at planeten havde en aktiv hydrologisk cyklus for omkring 3 til 4 milliarder år siden. En aktiv hydrologisk cyklus ville have krævet et varmere klima i planetens tidlige historie og derfor en tykkere atmosfære, en der er i stand til at skabe en stærk drivhuseffekt.

En almindelig hypotese hævder, at solvinden over tid har eroderet den tidlige Mars atmosfære, forårsager drivhuseffekten, og dermed det hydrologiske kredsløb, at kollapse. I modsætning til Jorden, Mars har ingen global magnetisk dipol, men solvinden inducerer i stedet strømme i den ioniserede øvre atmosfære (ionosfæren), skabe en induceret magnetosfære.

"Det har længe været ment, at denne inducerede magnetosfære er utilstrækkelig til at beskytte Mars-atmosfæren, " siger Robin Ramstad. "Men, vores målinger viser noget andet."

Den svenskledede ionmasseanalysator på Mars Express har målt ionudslip fra Mars siden 2004. I sin forskning bl.a. Robin Ramstad har kombineret og sammenlignet målinger af ionudslip under varierende solvindforhold og niveauer af ioniserende solstråling, såkaldt ekstrem ultraviolet (EUV) stråling. Resultaterne viser, at solvinden har en forholdsvis lille effekt på ionudslipshastigheden, som i stedet hovedsageligt afhænger af EUV-strålingen. Dette har en stor effekt på vurderinger af den samlede mængde atmosfære, der er undsluppet til rummet.

"På trods af stærkere solvind og EUV-strålingsniveauer under den tidlige sol, ionudslip kan ikke forklare mere end 0,006 bar af atmosfærisk tryk tabt i løbet af 3,9 milliarder år, " siger Robin Ramstad. "Selv vores øvre skøn, 0,01 bar, er en ubetydelig mængde i forhold til atmosfæren, der kræves for at opretholde en tilstrækkelig stærk drivhuseffekt, omkring 1 bar eller mere i henhold til klimamodeller."

Resultaterne præsenteret i afhandlingen viser, at en stærkere solvind hovedsageligt accelererer partikler, der allerede undslipper planetens tyngdekraft, men øger ikke ionudslipshastigheden. I modsætning til tidligere antagelser, den inducerede magnetosfære er også vist at beskytte hovedparten af ​​Mars ionosfære mod solvindenergioverførsel.