Dwie misje Europejskiej Agencji Kosmicznej krążące wokół Marsa, sonda Mars Express i ExoMars Trace Gas Orbiter, obserwowały, jak potężna „super burza” słoneczna, która spustoszyła Ziemię, uderzyła także w Czerwoną Planetę. Burza spowodowała awarię statku kosmicznego i super naładowaną górną atmosferę marsjańską.
The burza słoneczna uderzył w Ziemię 11 maja 2024 r., co okazało się największym odnotowanym na naszej planecie od ponad 20 lat. Generował jasność zorze polarnezwykle ograniczony do biegunów naszej planety, aż do równika Meksyk. I rzeczywiście, burza również wpłynęła Marsz Ekspres Mars i Orbiter gazu śladowego ExoMars (TGO) pokryte promieniowaniem trwającym 200 dni w ciągu zaledwie 64 godzin.
Burza słoneczna zwiększyła liczbę elektronów w dwóch warstwach marsjańskiej atmosfery: o 45% na wysokości 110 kilometrów i aż o 278% na wysokości 130 kilometrów nad powierzchnią Marsa. To najwięcej elektronów, jakie planetolodzy kiedykolwiek widzieli w atmosferze Czerwonej Planety.
Superburza słoneczna pokazała także negatywny wpływ, jaki taka pogoda kosmiczna może mieć na technologię kosmiczną, co stanowi ryzyko, które motywuje badaczy do opracowania lepszych prognoz pogody kosmicznej.
„Burza spowodowała także błędy komputerowe obu orbiterów, co jest typowym zagrożeniem dla pogody kosmicznej, ponieważ uczestniczące w niej cząstki są bardzo energetyczne i trudne do przewidzenia” – kontynuował Parrott. „Na szczęście statki kosmiczne zostały zaprojektowane z myślą o tym i zbudowane z komponentów odpornych na promieniowanie oraz specjalnych systemów wykrywania i naprawiania tych błędów. Szybko odzyskały sprawność”.
Parrott i współpracownicy wykorzystali pionierską technikę zwaną zakryciem radiowym, aby zbadać skutki tej burzy słonecznej. Wiązało się to z wysłaniem przez Mars Express sygnału radiowego do TGO, gdy ten zanurzał się poniżej horyzontu Marsa. Sygnał ten został następnie załamany w Mars Express przez warstwy atmosferyczne Czerwonej Planety. To ujawniło szczegóły tych warstw.
„Technikę tę faktycznie stosuje się od dziesięcioleci do badania Układu Słonecznego, ale wykorzystuje ona sygnały przesyłane ze statku kosmicznego na Ziemię” – powiedział członek zespołu Colin Wilson, naukowiec zajmujący się projektami ESA dla Mars Express i TGO. „Dopiero w ciągu ostatnich pięciu lat zaczęliśmy go używać na Marsie między dwoma statkami kosmicznymi, takimi jak Mars Express i TGO, które zwykle wykorzystują te radia do przesyłania danych między orbiterami i łazikami. Wspaniale jest zobaczyć to w akcji”.
To ujawniło fakt, że Ziemia a Mars reaguje zupełnie inaczej, gdy jest bombardowany naładowanymi cząsteczkami ze Słońca.
Burze słoneczne wpływają na Marsa i Ziemię w różny sposób
Kluczową różnicą między Marsem a Ziemią w ich reakcji na burze słoneczne jest fakt, że nasza planeta posiada ochronne pole magnetyczne, czyli magnetosferę. To wycisza wpływ burz słonecznych na naszą atmosferę, a także odwraca naładowane cząstki zarówno od Ziemi, jak i w stronę biegunów, gdzie mogą powodować zorze polarne.
Brak magnetosfery wokół Marsa utrudnia porównanie Czerwonej Planety z Ziemią. Badanie pogody kosmicznej wokół naszej sąsiedniej planety komplikuje również fakt, że Słońce nieregularnie rozprasza naładowane cząstki i promieniowanie.
„Na szczęście mogliśmy zastosować tę nową technikę w Mars Express i TGO zaledwie 10 minut po tym, jak duży rozbłysk słoneczny uderzył w Marsa” – wyjaśnił Jacobs. „Obecnie prowadzimy tylko dwie obserwacje Marsa tygodniowo, więc moment był wyjątkowo szczęśliwy”.
Naukowcy przyjrzeli się następstwom trzech zdarzeń słonecznych, które były częścią tej samej burzy: rozbłysku radiacyjnego, wybuchu naładowanych cząstek o wysokiej energii oraz materiału wystrzelonego przez koronalny wyrzut masy (CME). Kiedy promieniowanie i materia powstałe w wyniku tych zdarzeń uderzyły w marsjańską atmosferę, elektrony zostały wyrwane z neutralnych atomów, powodując, że te ujemnie naładowane cząstki wypełniły atmosferę w ilościach nigdy wcześniej nie rejestrowanych.
Badanie tego zdarzenia przeprowadzone przez zespół może również pomóc nam zrozumieć, w jaki sposób Czerwona Planeta stała się suchym i jałowym krajobrazem.
„Wyniki pogłębiają naszą wiedzę o Marsie, ujawniając, w jaki sposób burze słoneczne osadzają energię i cząstki w marsjańskiej atmosferze – co jest ważne, jak wiemy, że planeta straciła w przestrzeń kosmiczną zarówno ogromne ilości wody, jak i większość swojej atmosfery, najprawdopodobniej napędzane przez ciągły wiatr cząstek wypływających ze Słońca” – dodał Wilson. „Ale jest też druga strona tego zjawiska: struktura i zawartość atmosfery planety wpływa na sposób, w jaki sygnały radiowe przemieszczają się w przestrzeni kosmicznej. „Jeśli górne warstwy atmosfery Marsa są pełne elektronów, może to zablokować sygnały, których używamy do badania powierzchni planety za pomocą radaru, co czyni go kluczowym czynnikiem podczas planowania misji i wpływa na naszą zdolność do badania innych światów”.
Wyniki zespołu opublikowano w czwartek (5 marca) w czasopiśmie Komunikacja przyrodnicza.
