Wysoko w atmosferze Marsa znajdują się elektrycznie naładowane atomy metali poinformowali dzisiaj naukowcy z misji MAVEN. Jony metali mogą nam wiele powiedzieć o wcześniej nie obserwowanej aktywność w tajemniczej elektrycznie naładowanej górnej warstwie atmosfery (jonosferze) Marsa.
„MAVEN jako pierwszy bezpośrednio wykrył stałą obecność jonów metali w jonosferze planety innej niż Ziemia”, mówi Joseph Grebowsky z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, w stanie Maryland. „Ponieważ jony metalu żyją stosunkowo długo i transportowane są daleko od źródła pochodzenia poprzez neutralne wiatry i pola elektryczne, mogą służyć do ustalania ruchu w jonosferze”. Grebowsky jest głównym autorem artykułu, który w dniu dzisiejszym opublikowany został w periodyku Geophysical Research Letters.
Sonda MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission) bada górne warstwy atmosfery Marsa próbując zrozumieć w jaki sposób planeta utraciła większość swojej objętości przekształcając przy tym świat, który mógł być przyjazny dla życia miliardy lat temu w zimną, pustynną planetę jaką obserwujemy dzisiaj. Zrozumienie aktywności jonosferycznej rzuci nowe światło na proces utraty atmosfery Marsa na rzecz przestrzeni kosmicznej.
Metal pochodzi z bezustannego deszczu drobnych meteoroidów spadających na Czerwoną Planetę. Kiedy szybko przemieszczający się meteoroid uderza w atmosferę Marsa, wyparowuje. Atomy metalu w strumieniu po meteoroidzie tracą część swoich elektronów wskutek zderzeń z innymi atomami i cząsteczkami obecnymi w jonosferze, tym samym stając się jonami.
W ciągu ostatnich dwóch lat sonda MAVEN wykryła jony żelaza, magnezu i sodu w górnej warstwie atmosfery Marsa, wykorzystując do tego instrument Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer. „Wykryliśmy jony metalu związane z bliskim przejściem komety Siding Spring w 2014 roku, jednak było to unikalne wydarzenie i niewiele nam powiedziało o długotrwałej obecności jonów”, mówi Grebowsky.
Pył międzyplanetarny, który odpowiada za roje meteorów jest czymś powszechnym w Układzie Słonecznym, dlatego prawdopodobnie wszystkie planety i księżyce naszego układu planetarnego posiadające wystarczająco gęstą atmosferę posiadają jony metali.
Pomiary przeprowadzane za pomocą rakiet, radarów i satelitów wykrywały warstwy jony metali w górnych warstwach atmosfery Ziemi. Mieliśmy też pośrednie dowody na obecność jonów metali nad innymi planetami Układu Słonecznego. Gdy sygnały emitowane przez sondę przechodziły przez atmosferę danej planety czasami fragmenty sygnału były blokowane. Naukowcy od dawna interpretowali to jako interferencję od elektronów znajdujących się w jonosferze, z których część mogła być związana z jonami metali. Niemniej jednak długoterminowe wykrywanie jonów metali przez sondę MAVEN jest pierwszym bezpośrednim dowodem istnienia tych jonów na innej planecie.
Zespół badaczy odkrył, że jony metali zachowują się inaczej na Marsie niż na Ziemi. Ziemia otoczona jest przez globalne pole magnetyczne powstające w jej wnętrzu. To pole magnetyczne w połączeniu z wiatrami jonosferycznymi zmusza jony metali do układania się w warstwy. Niemniej jednak Mars posiada tylko lokalne pola magnetyczne uwięzione w określonych obszarach skorupy, i to właśnie nad nimi naukowcy dostrzegli warstwy jonów. „W innym miejscach rozkład jonów metali nie przypomina niczego co obserwujemy na Ziemi”.
Powyższe badania mają także inne zastosowania. Dla przykładu nie wiadomo jeszcze czy jony metali mogą wpływać na formowanie lub zachowanie chmur w wysokich warstwach atmosfery. Szczegółowe zrozumienie różnic w zachowaniu jonów odmeteorytowych w atmosferze Marsa i Ziemi pozwoli nam lepiej przewidywać wpływ pyłu międzyplanetarnego na atmosfery innych, nie badanych pod tym kątem planet Układu Słonecznego.
Źródło: NASA Goddard Space Flight Center