MAVEN kortlægger elektriske strømme omkring mars, der er fundamentale for atmosfærisk tab

Fem år efter NASAs MAVEN-rumfartøj gik i kredsløb om Mars, data fra missionen har ført til oprettelsen af ​​et kort over elektriske strømsystemer i Mars atmosfære.

"Disse strømme spiller en fundamental rolle i det atmosfæriske tab, der forvandlede Mars fra en verden, der kunne have understøttet liv til en ugæstfri ørken, " sagde eksperimentel fysiker Robin Ramstad fra University of Colorado, Kampesten. "Vi arbejder i øjeblikket på at bruge strømmene til at bestemme den præcise mængde energi, der trækkes fra solvinden og driver atmosfærisk flugt." Ramstad er hovedforfatter til et papir om denne forskning offentliggjort 25. maj i Natur astronomi .

Jorden har sådanne nuværende systemer, også:vi kan endda se dem i form af farverige lysvisninger på nattehimlen nær de polare områder kendt som nordlys, eller nord- og sydlys. Jordens nordlys er stærkt forbundet med strømme, genereret af samspillet mellem Jordens magnetfelt og solvinden, som strømmer langs lodrette magnetfeltlinjer ind i atmosfæren, koncentrerer sig i polarområderne. At studere strømmen af ​​elektricitet tusindvis af miles over vores hoveder, selvom, fortæller kun en del af historien om situationen på Mars. Forskellen ligger i planeternes respektive magnetfelter, fordi mens Jordens magnetisme kommer indefra, Det gør Mars ikke.

Planetariske magnetfelter

Jordens magnetisme kommer fra dens kerne, hvor smeltet, elektrisk ledende jern strømmer under skorpen. Dets magnetfelt er globalt, hvilket betyder, at den omgiver hele planeten. Da Mars er en stenet, terrestrisk planet som Jorden, man kan antage, at den samme slags magnetiske paradigme fungerer der, også. Imidlertid, Mars genererer ikke et magnetfelt alene, uden for relativt små pletter af magnetiseret skorpe. Noget andet end det, vi observerer på Jorden, må ske på den røde planet.

Hvad sker der over Mars?

Solvinden, består hovedsageligt af elektrisk ladede elektroner og protoner, blæser konstant fra Solen med omkring en million miles i timen. Det flyder rundt og interagerer med objekterne i vores solsystem. Solvinden er også magnetiseret, og dette magnetfelt kan ikke let trænge igennem den øvre atmosfære på ikke-magnetiserede planeter som Mars. I stedet, strømme, som det inducerer i planetens ionosfære, forårsager en ophobning og styrkelse af magnetfeltet, skabe en såkaldt induceret magnetosfære. Hvordan solvinden driver denne inducerede magnetosfære på Mars er ikke blevet godt forstået indtil nu.

Når solvindens ioner og elektroner smadrer ind i dette stærkere inducerede magnetfelt nær Mars, de er tvunget til at flyde fra hinanden på grund af deres modsatte elektriske ladning. Nogle ioner strømmer i én retning, nogle elektroner i den anden retning, danner elektriske strømme, der draperer rundt fra dagsiden til planetens natside. På samme tid, solrøntgenstråler og ultraviolet stråling ioniserer konstant noget af den øvre atmosfære på Mars, gør det til en kombination af elektroner og elektrisk ladede ioner, der kan lede elektricitet.

"Mars atmosfære opfører sig lidt som en metalkugle, der lukker et elektrisk kredsløb, " sagde Ramstad. "Strømmene flyder i den øvre atmosfære, med de stærkeste nuværende lag, der fortsætter på 120-200 kilometer (ca. 75-125 miles) over planetens overflade." Både MAVEN og tidligere missioner har set lokaliserede antydninger af disse nuværende lag før, men de har aldrig før været i stand til at kortlægge hele kredsløbet, fra sin generation i solvinden, til hvor den elektriske energi afsættes i den øvre atmosfære.

Direkte opdagelse af disse strømme i rummet er berygtet svært. Heldigvis, strømmene forvrænger de magnetiske felter i solvinden, kan detekteres af MAVENs følsomme magnetometer. Holdet brugte MAVEN til at kortlægge den gennemsnitlige magnetiske feltstruktur omkring Mars i tre dimensioner og beregnede strømmene direkte ud fra deres forvrængninger af magnetfeltstrukturen.

"Med en enkelt elegant operation, strømmenes styrke og veje dukker ud af dette kort over magnetfeltet, " sagde Ramstad.

Den røde planets skæbne

Uden et globalt magnetfelt omkring Mars, strømmene induceret i solvinden kan danne en direkte elektrisk forbindelse til Mars øvre atmosfære. Strømmene omdanner solvindens energi til magnetiske og elektriske felter, der accelererer ladede atmosfæriske partikler ud i rummet, driver atmosfærisk flugt til rummet. De nye resultater afslører adskillige uventede træk, der er særlige for MAVENs mål om at forstå atmosfærisk flugt:energien, der driver flugt, ser ud til at blive hentet fra et meget større volumen, end det ofte blev antaget.

Solvind-drevet atmosfærisk tab har været aktivt i milliarder af år og bidraget til forvandlingen af ​​Mars fra en varm og våd planet, der kunne have huset liv til en global kold ørken. MAVEN fortsætter med at udforske, hvordan denne proces fungerer, og hvor meget af planetens atmosfære, der er gået tabt.

Denne forskning blev finansieret af MAVEN-missionen. MAVENs hovedefterforsker er baseret på University of Colorado's Laboratory for Atmospheric and Space Physics, Kampesten, og NASA Goddard administrerer MAVEN-projektet. NASA udforsker vores solsystem og videre, afsløre verdener, stjerner, og kosmiske mysterier nær og fjern med vores magtfulde flåde af rum- og jordbaserede missioner.