Meglepő kölcsönhatások
(Rovat: Távoli világok kutatói, Űridőjárás - 2017.11.22 07:15.)

A NASA MAVEN űrszondája meglepő kölcsönhatásokat fedezett fel a napszél és a Mars gyenge mágneses tere közt.

A vörös bolygó valaha a mostaninál izgalmasabb hely lehetett, jelentős mágneses térrel, a mainál sűrűbb légkörrel és folyékony vízzel a felszínén. A mágneses tér azonban rejtélyes módon összeomlott, a légkör és a víz pedig elszökött az űrbe. A kutatók gyanítják, hogy a három folyamat között összefüggés lehetett. Ennek az összefüggésnek a részleteit segíthetnek tisztázni a 2014 szeptembere óta a Mars körül keringő MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) spektrométerének, magnetométerének és részecskedetektorának mérései.

A NASA MAVEN űrszondájának mérései szerint háromféle mágneses tér van jelen a Marson: a napszél erővonalai (sárga), a kéreg mágneses csomóiból kiinduló, zárt erővonalak (kék) és azok a nyílt erővonalak (piros), amelyek akkor alakulnak ki, amikor az előző két típus vonalai a bolygó nappali oldalán összekapcsolódnak. (Kép: Anil Rao / Univ. of Colorado / MAVEN / NASA-GSFC)

Mivel a Marsnak nincs globális mágneses tere, a kutatók úgy gondolták, hogy a napszélbe ágyazódó mágneses erővonalak egyszerűen körülölelik a Nap (napszél által kifelé szállított) mágneses terében mozgó bolygót. Ez a szoros kapcsolat a légkör semleges atomjaira és ionjaira gyakorolt, többszörösen összetett folyamatok révén elősegítheti a légkört alkotó gáz szökését. Ennek az elszivárgásnak a jelenlegi ütemét alapul véve kiszámították, hogy a folyamat rendkívül lassú, az utóbbi 3 és fél milliárd év alatt csak annyi víz távozhatott, amennyi 3 méter vastagon burkolná be a bolygót, márpedig annak idején ennél jóval több víznek kellett lennie a Marson. A szén-dioxid távozásának üteme is meglepően csekély, a mai sebességgel ennyi idő alatt csak 1 millibarral csökkent volna a nyomás a CO₂ szökése miatt, a veszteség elenyésző töredéke a feltételezett, egykori légkör vastagságának. Következésképp a múltban a folyamatnak sokkal intenzívebbnek kellett lennie.

A Marsnak van némi mágneses tere. Igaz, hogy a globális tér már évmilliárdokkal ezelőtt eltűnt, valószínűleg azért, mert a bolygó olvadt magja megszilárdult, de a kéregbe fagyva lokális mágneses csomók, úgynevezett mágneses zsebek megőriztek valamennyit az egykori mágneses térből. Ezekből a csomókból buborékszerű, úgynevezett mini-magnetoszférák indulnak ki, amelyek a felszín fölött több száz kilométer magasságig kimutathatók. A MAVEN adatait feldolgozó kutatók arra voltak kíváncsiak, milyen kapcsolat mutatható ki a mágneses zsebek tere és a napszél mágneses tere között.

Számítógépes szimulációval kimutatható, hogyan alakulnak ki a kéreg mágneses csomói fölött azok a buborékok, amelyek hatása a légkörön túli magasságokban is érezhető. (Kép: David Brain / Univ. of Colorado)

Eredményeiket nemrég ismertették, eszerint a bolygó és a napszél kölcsönhatása az eddig feltételezettnél bonyolultabb. A bolygó nappali oldalán, ahol a napszél legmélyebbre hatol a felszín irányába, a mágneses csomók helyi terének erővonalai összekapcsolódnak a napszél erővonalaival. Amikor az így kialakult kapcsolat átlendül a bolygó éjszakai oldalára, akkor a jelenség lehetőséget ad az ionok könnyebb szökésére, az ionokból a bolygó mögött hosszan elnyúló mágneses csóva alakul ki. A MAVEN mérései alapján megállapították, hogy a mágneses csóvában az erővonalak jelentős része nyitott a bolygóközi tér felé, de azt még nem tudják, pontosan milyen ütemben teszik lehetővé a gáz szökését a nyitott erővonalak.

A napszél (sárga) és a mágneses csomók (kék) erővonalai összekapcsolódásával nyílt erővonalak jönnek létre (piros). A képen jobbra mozgó napszél magával sodorja a nyílt erővonalakat, azok a bolygó mögé kerülve szabad utat nyitnak a légköri ionok számára, hogy kiszökjenek a szabad világűrbe. (Kép: Tristan Weber / Univ. of Colorado)

Az űrszonda mérései azt is megmutatták, hogy a mágneses csóvában az erővonalak különös csavart mutatnak. Bár számítógépes szimulációval sikerült a csavart reprodukálni, azonban csak abban az esetben, ha bőségesen alakulnak ki kapcsolatok a bolygó nappali oldalán a buborék alakú helyi terek és a napszél között. Ugyanakkor azonban az a kapcsolat gyengíti a lokális mágneses terek azon képességét, hogy megvédjék a bolygó felszínének érintett területeit a világűrből a napszéllel és más forrásokból érkező töltött részecskék hatásától. Ez kifejezetten rossz hír azoknak, akik abban reménykednek, hogy a mágneses csomók által védett területek kedvezhettek a bolygó felszínén a primitív életformák kifejlődésének és fennmaradásának.

A MAVEN adatai (jobbra) alapján azonosítható a Mars mágneses csóvájában az erővonalak megcsavarodása. A számítógépes modellek (balra és középen) tanúsága szerint ez a napszél és a felszíni, lokális mágneses csomók erővonalainak összekapcsolódását bizonyítja. (Kép: bal oldalt és középen: Gina DiBraccio, jobbra: Yingjuan Ma)