Katra mūsu Saules sistēmas planēta mijiedarbojas ar enerģētisko daļiņu straumi, kas nāk no mūsu Saules. Šīs daļiņas, kuras bieži dēvē par “saules vēju”, galvenokārt sastāv no elektroniem, protoniem un alfa daļiņām, kuras pastāvīgi virzās uz starpzvaigžņu telpu. Vietās, kur šī straume nonāk saskarē ar planētas magnetosfēru vai atmosfēru, ap tām veido reģionu, ko sauc par “priekšgala šoku”.
Šie reģioni veidojas planētas priekšā, palēninot un novirzot saules vēju, tam virzoties garām - līdzīgi kā tas, kā ūdens tiek novirzīts ap laivu. Marsa gadījumā planētas jonosfēra nodrošina vadītspējīgu vidi, kas nepieciešama priekšgala trieciena veidošanai. Un saskaņā ar jaunu Eiropas zinātnieku komandas pētījumu Marsa priekšgala šoks mainās planētas atmosfēras izmaiņu rezultātā.
Pētījums ar nosaukumu “Marsa priekšgala trieciena vietas gada variācijas, ko novērojusi Mars Express Express misija” parādījās Žurnāls Geophysical Letters: Kosmosa fizika. Izmantojot datus no Mars Express Orbītā, zinātnes komanda centās izpētīt, kā un kāpēc priekšgala trieciena atrašanās vieta mainās vairāku Marsa gadu laikā, un kādi faktori galvenokārt ir atbildīgi.
Daudzas desmitgades astronomi ir zinājuši, ka priekšgala triecieni veidojas augšpus planētas, kur mijiedarbība starp Saules vēju un planētu liek enerģētiskajām daļiņām palēnināties un pakāpeniski novirzīties. Vietās, kur Saules vējš satiekas ar planētas magnetosfēru vai atmosfēru, veido asu robežas līniju, kuru tie izplešas ap planētu.
Šeit nāk termins priekšgala šoks, ņemot vērā tā atšķirīgo formu. Marsa gadījumā, kuram nav globāla magnētiskā lauka un diezgan plāna atmosfēra, lai to sāktu (mazāk nekā 1% no Zemes atmosfēras spiediena jūras līmenī), tas ir augšējās atmosfēras (jonosfēras) elektriski lādēts reģions. kas ir atbildīgs par priekšgala trieciena radīšanu ap planētu.
Tajā pašā laikā Marsa salīdzinoši mazais izmērs, masa un gravitācija ļauj veidot paplašinātu atmosfēru (t.i., eksosfēru). Šajā Marsa atmosfēras daļā gāzveida atomi un molekulas izplūst kosmosā un tieši mijiedarbojas ar saules vēju. Gadu gaitā šo pagarināto atmosfēru un Marsa priekšgala triecienu novēro vairākas orbitera misijas, kas ir atklājušas atšķirības tā robežās.
Tiek uzskatīts, ka to var izraisīt vairāki faktori, ne mazāk kā no tiem - attālums. Tā kā Marsam ir relatīvi ekscentriska orbīta (0,0934 salīdzinājumā ar Zemes 0,0167), tā attālums no Saules mainās diezgan nedaudz - no 206,7 miljoniem km (128,437 miljoni jūdzes; 1,3814 AU) perifērijā līdz 249,2 miljoniem km (154,8457 miljoni jūdzes; 1,666). ĀS) afelionā.
Kad planēta ir tuvāk, palielinās Saules vēja dinamiskais spiediens pret atmosfēru. Tomēr šīs attāluma izmaiņas sakrīt arī ar ienākošā galējā ultravioletā (EUV) saules starojuma daudzuma palielināšanos. Rezultātā palielinās jonu un elektronu (pazīstams arī kā plazma) veidošanās ātrums augšējā atmosfērā, izraisot paaugstinātu termisko spiedienu, kas neitralizē ienākošo saules vēju.
Jaunizveidotos jonus paplašinātajā atmosfērā uzņem un paātrina arī saules vēja pārnēsātie elektromagnētiskie lauki. Tas palēnina to un liek Marsa lokšņam mainīt pozīciju. Ir zināms, ka tas viss notiek viena Marsa gada laikā - kas ir līdzvērtīgs 686,971 Zemes dienām vai 668,5991 Marsa dienām (sols).
Tomēr tas, kā tā uzvedas ilgākā laika posmā, ir jautājums, uz kuru iepriekš netika atbildēts. Tādējādi Eiropas zinātnieku grupa izmantoja datus, ko ieguvusi Mars Express misija piecu gadu periodā. Šos datus ņēma Kosmosa plazmas un EneRgetic atomu (ASPERA-3) elektronu spektrometra (ELS) analizators, kuru komanda izmantoja, lai pārbaudītu kopumā 11 861 priekšgala trieciena šķērsojumu.
Viņi atrada, ka vidēji priekšgala trieciens ir tuvāk Marsam, kad tas atrodas netālu no afēlija (8102 km), un tālāk periēlijā (8984 km). Marsa gada laikā tas var mainīties aptuveni par 11%, kas diezgan precīzi atbilst tā ekscentriskumam. Tomēr komanda vēlējās noskaidrot, kurš no iepriekš pētītajiem mehānismiem (ja tāds ir) bija galvenokārt atbildīgs par šīm izmaiņām.
Šajā virzienā komanda par galvenajiem cēloņiem uzskatīja saules vēja blīvuma atšķirības, starpplanētu magnētiskā lauka stiprumu un saules apstarošanu - tie visi samazinās, planētai virzoties tālāk no Saules. Tomēr viņi atklāja, ka priekšgala trieciena vieta ir jutīgāka pret ultravioletā starojuma izstarojuma izmaiņām, nevis saules vēja izmaiņām.
Priekšgala trieciena attāluma variācijas arī izrādījās saistītas ar putekļu daudzumu Marsa atmosfērā. Tas palielinās, Marsam tuvojoties perihēlijam, liekot atmosfērai absorbēt vairāk saules starojuma un sakarst. Līdzīgi kā paaugstināts EUV līmenis palielina plazmas daudzumu jonosfērā un eksosfērā, palielināts putekļu daudzums, šķiet, darbojas kā buferis pret saules vēju.
Kā ESA paziņojumā presei sacīja Benjamin Hall, Lielbritānijas Lankasteras universitātes pētnieks un galvenā darba autors:
“Ir pierādīts, ka putekļu vētras mijiedarbojas ar Marsa augšējo atmosfēru un jonosfēru, tāpēc starp putekļu vētrām un priekšgala trieciena vietu var notikt netieša saikne ... Tomēr mēs neizdarām turpmākus secinājumus par to, kā putekļu vētras varētu tieši ietekmēt Marsa priekšgala trieciena vietu un atstāt šādu izmeklēšanu turpmākam pētījumam. ”
Noslēgumā Halle un viņa komanda nevarēja izdalīt nevienu faktoru, pievēršoties tam, kāpēc Marsa priekšgala šoks pāriet ilgākā laika posmā. "Liekas, ka neviens vienots mehānisms nevar izskaidrot mūsu novērojumus, bet drīzāk to visu kopējo efektu," viņš teica. "Šobrīd nevienu no viņiem nevar izslēgt."
Raugoties nākotnē, Hols un viņa kolēģi cer, ka turpmākās misijas palīdzēs parādīt papildu informāciju par mehānismiem, kas atrodas aiz Marsa, mainot lokšņu triecienu. Kā Hall norādīja, tas, iespējams, būs saistīts ar EKA kopīgu izmeklēšanu Mars Express un Trace Gāze Orbiters un NASA MAVEN misija. Sākotnējie MAVEN dati, šķiet, apstiprina mūsu atklātās tendences. ”
Lai gan šī nav pirmā analīze, kuras mērķis bija izprast, kā Marsa atmosfēra mijiedarbojas ar saules vēju, šī konkrētā analīze tika balstīta uz datiem, kas iegūti daudz ilgākā laika posmā nekā jebkurš iepriekš veikts pētījums. Noslēgumā vairākas misijas, kas šobrīd pēta Marsu, daudz atklāj šīs planētas atmosfēras dinamiku. Planēta, kurai atšķirībā no Zemes ir ļoti vājš magnētiskais lauks.
Tas, ko mēs uzzinām šajā procesā, būs tāls, lai nodrošinātu, ka turpmākās izpētes misijas uz Marsu un citām planētām, kurām ir vāji magnētiskie lauki (piemēram, Venera un Merkurs), ir drošas un efektīvas. Tas kādreiz mums pat varētu palīdzēt izveidot pastāvīgu bāzi šajās pasaulēs!
