Baanbrekende ontdekking door NASA’s MAVEN-missie

NASAHet ruimtevaartuig van MAVEN ontdekte een uniek zonne-evenement dat een enorme impact had MarsAtmosfeer, die essentiële inzichten biedt in de interactie van de planeet met zonneverschijnselen.

In december 2022 observeerde NASA’s MAVEN-missie (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) de dramatische en onverwachte “verdwijning” van een stroom geladen deeltjes die voortdurend door de zon wordt uitgezonden, bekend als de zonnewind. Dit werd veroorzaakt door een speciaal soort zonnegebeurtenis die zo krachtig was dat er tijdens zijn reis door het zonnestelsel een vacuüm ontstond.

Als gevolg van deze gebeurtenis hebben MAVEN-metingen op Mars aangetoond dat het aantal deeltjes waaruit de zonnewind bestaat dramatisch is afgenomen. Zonder de druk van de zonnewind breidden de atmosfeer en de magnetosfeer van Mars zich met duizenden kilometers uit. MAVEN is momenteel het enige object op Mars dat in staat is om tegelijkertijd de activiteit van de zon en de reactie van de atmosfeer van Mars op deze zonne-invloeden te monitoren.

“Toen we de gegevens voor het eerst zagen, en hoe dramatisch de zonnewind was afgenomen, was het bijna ongelooflijk”, zegt Jasper Halikas, professor aan de Universiteit van Californië, Californië. Universiteit van Iowa En de hoofdauteur van een nieuwe studie over deze gebeurtenis. “We vormden een werkgroep om de gebeurtenis te bestuderen en ontdekten dat deze periode rijk was aan verbazingwekkende resultaten.”

Leer meer over de “verdwijning” van de zonnewind op Mars, waar MAVEN getuige van is geweest – een gebeurtenis die bijna een kwart eeuw geleden voor het laatst op aarde werd waargenomen. Bron: NASA Goddard Space Flight Center

Inzicht in het verdwijnen van de zonnewind

Mars baadt, net als alle planeten in ons zonnestelsel, voortdurend in de zonnewind. De zonnewind oefent druk uit op de magnetosfeer en de ionosfeer van Mars, waardoor een groot deel van de atmosfeer ontsnapt. De zonne-gebeurtenis van december 2022 werd veroorzaakt doordat snel bewegende zonnewinden langzamere zonnewinden inhaalden, die als een bezem werkten, omhoog veegden en de twee regio’s samendrukten. Deze interactie, een stroominteractiegebied genoemd, liet een zeldzame leegte achter van zonnewind met een zeer lage dichtheid, die MAVEN waarnam. Deze ‘verdwijning’ van de zonnewind leidde tot enkele verbazingwekkende interacties binnen de magnetosfeer en ionosfeer van Mars.

Gevolgen van de gebeurtenis

Naarmate de intensiteit van de zonnewind met een factor 100 afnam, daalde de druk en konden de magnetosfeer en de ionosfeer van de planeet zich met duizenden kilometers uitbreiden – meer dan driemaal de normale grootte – en hun karakter veranderde dramatisch. Het magnetische veld van de zon, dat normaal gesproken in de ionosfeer van Mars aanwezig zou zijn, werd naar buiten geduwd, waardoor de ionosfeer van een gemagnetiseerde naar een niet-gemagnetiseerde toestand veranderde. Tegelijkertijd is de laag tussen de zonnewind en de magnetosfeer elektromagnetisch ongewoon stil geworden. MAVEN-waarnemingen van deze dramatische gebeurtenis en de daaropvolgende transformatie en uitbreiding van het hele systeem zijn belangrijk voor een beter begrip van de fysica die het verlies van atmosfeer en water op Mars veroorzaakt.

“We hebben al kunnen zien hoe Mars reageert als de zonnewind effectief wordt verwijderd”, voegde Halikas eraan toe. “Het vertegenwoordigt een fascinerende studie van hoe Mars eruit zou zien als hij om een ​​minder ‘winderige’ ster zou draaien.”

Dit is een artistieke weergave van NASA’s Mars Atmosphere and Volatile Evolution, oftewel MAVEN, ruimtevaartuig dat in een baan om Mars draait. Krediet: NASA/GSFC

Het belang van Maven-notities

Verdwijnende zonnewindgebeurtenissen van deze omvang zijn uiterst zeldzaam en worden geproduceerd in een tijd van verhoogde zonneactiviteit. Dit was dus de eerste keer dat de MAVEN-missie de kans kreeg om een ​​dergelijk fenomeen waar te nemen. Terwijl andere ruimtevaartuigen van Mars en de Aarde ook aspecten van deze gebeurtenis hebben waargenomen, was alleen MAVEN in staat om gelijktijdig metingen te doen van de zon en de reactie van de atmosfeer van Mars daarop.

“Het observeren van extreme omstandigheden is altijd van onschatbare wetenschappelijke waarde”, zegt Shannon Curry, hoofdonderzoeker van MAVEN bij MIT. Universiteit van California, Berkeley. “MAVEN is ontworpen om dit soort interacties tussen de zon en de atmosfeer van Mars waar te nemen, en het ruimtevaartuig leverde uitzonderlijke gegevens op tijdens deze werkelijk abnormale zonnegebeurtenis.”

Terwijl de zon zich richting het zonnemaximum beweegt, het hoogtepunt van zijn elfjarige activiteitscyclus, zou de MAVEN-missie een grotere impact kunnen hebben op ons begrip van extreme zonnegebeurtenissen.

Samenwerking en toekomstplannen

“Dit toont echt de interdepartementale rol aan die MAVEN speelt op Mars”, zegt Gina DiBraccio, plaatsvervangend hoofdonderzoeker en adjunct-directeur van MAVEN van de Heliophysics Science Division bij NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. “MAVEN monitort niet alleen de dynamiek van de atmosfeer van Mars, maar ook de input van zonne-energie om ons begrip van de zon te vergroten.”

De studie wordt gepresenteerd tijdens de herfstbijeenkomst van de American Geophysical Union in San Francisco.

De hoofdonderzoeker van MAVEN is gevestigd aan de Universiteit van Californië, Berkeley, terwijl NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, de MAVEN-missie beheert. Lockheed Martin Space heeft het ruimtevaartuig gebouwd en is verantwoordelijk voor de missieoperaties. NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië biedt ondersteuning voor navigatie en deep space-netwerken. Het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica aan de Universiteit van Colorado Boulder is verantwoordelijk voor het beheer van wetenschappelijke operaties, publieksbereik en communicatie. Het MAVEN-team bereidt zich voor om de 10e verjaardag van de aankomst van het ruimtevaartuig op Mars in september 2024 te vieren.