En tvistet hale af Martian Magnetism

Observationer fra NASAs MAVEN-rumfartøj afslører, at solvinden forårsager uventede interaktioner med Røde Planets svage magnetisme.

Nye resultater fra NASAs MAVEN-mission afslører, at der forekommer tre slags magnetfeltlinjer ved Mars: dem, der er dræbt over planeten af ​​solvinden (gul), lukkede linjer skabt af lommer med skorpemagnetisme (blå) og åbne feltlinjer (rød) oprettet, når de to første forbinder på planetens dagside.
Anil Rao / Univ. fra Colorado / MAVEN / NASA-GSFC

Synd, stakkars lille Mars. Det er større end Mercury, men alligevel kæmper planetariske forskere med at forstå, hvorfor det ikke endte større end det er. I sin spædbarn må den røde planet have været et spændende sted med et betydeligt magnetfelt, en meget tættere atmosfære og flydende vand, der sprænger over sin overflade. Men magnetfeltet kollapsede på mystisk vis, det meste af atmosfæren og vand slap ud i rummet, og overfladen gik i dyb fryse.

Disse konsekvenser er sandsynligvis indbyrdes forbundet, og for at hjælpe forskere med at pusle ting ud, NASA sendte MAVEN-orbiter (forkortelse for Mars Atmosphere og Volatile EvolutioN) for fire år siden. Siden ankomsten til Mars i september 2014 har dens spektrometre og detektorer for felter og ladede partikler samlet observationer, der bærer præg af, hvordan Mars mistede sin atmosfære.

Fordi Mars mangler et globalt magnetfelt, troede forskerne feltlinjer indlejret i solvinden simpelthen ville drapere over Mars, mens de gled forbi. Denne tvungne intimitet ville forårsage noget tab af atmosfærisk gas gennem flere effekter, der ville målrette både neutrale atomer og ioner.

En computermodel af Mars viser, hvordan magnetiserede regioner i klodens jordskorpe skaber "bobler" af magnetfelt, der strækker sig ud i atmosfæren og ud over det.
David Brain / Univ. af Colorado

Men lige nu er den beregnede lækage så langsom, at planeten over 3½ milliarder år ville have mistet ækvivalenten med et globalt vandlag på 3 meter dybde og kun 1 millibar CO 2 - en lille brøkdel af hvad planeten engang havde. Det er klart, at tabsprocenten måske har været mere kraftig i fortiden, end den er nu.

Mars er ikke fuldstændig blottet for magnetisme. Tabet af det globale felt for milliarder af år siden - sandsynligvis fordi dets smeltede kerne størknet - efterlod lokaliserede lommer af resterende magnetisme frosset ind i Marsskorpen.

Disse skaber boble-lignende mini-magnetopheres, der strækker sig opad fra overfladen i hundreder af kilometer gennem atmosfæren og ud i rummet. MAVEN-forskere var ivrige efter at lære, hvordan disse magnetiserede lommer interagerer med Solens magnetfelt, der føres ud gennem det interplanetære rum af højhastigheds-solvinden.

Missionsresultater, der blev annonceret på et nyligt videnskabsmøde i Provo, Utah, viser, at planetens interaktion med solvinden er mere kompliceret end troet. Gina DiBraccio, MAVENs projektforsker ved NASAs Goddard Space Flight Center, forklarer, at feltlinjer fra den lokaliserede magnetisme kan forbinde med solvindens felt på planetens dagside, hvor solvinden trænger dybt ind.

Forskere er nu klar over, at magnetfeltlinjer, der udføres fra solen af ​​solvinden (gul), kan støde på feltlinjer, der er forbundet med lommer af magnetiseret Marsskorpe (blå) og forbindes igen med hinanden. Når solvinden bevæger sig forbi planeten (mod højre), kan de resulterende åbne feltlinjer (rød) let tillade atmosfæriske ioner at flygte ud i rummet.
Tristan Weber / Univ. af Colorado

Når disse forbindelser svinger rundt til nattesiden, giver de en direkte flugtveje for ioner fra atmosfæren gennem den kegleformede magnetdel, der strækker sig langt bag kloden. "Hvad vi finder med MAVEN, " forklarer hun, "er, at et flertal af feltlinierne i magnetotet er åbne for plads." Hvor meget mere gas der måske er sluppet ud over tid via denne mekanisme er endnu ikke klart.

Derudover fandt rumfartøjet, at den kollektive orientering af feltlinjer i magnetotailen udviste en uventet twist. Computersimuleringer af Yingjuan Ma (University of California, Los Angeles) kan gengive denne observerede twist - men kun hvis der forekommer rigelige magnetiske forbindelsesbegivenheder i løbet af dagen mellem de bobleformede lokaliserede felter og solvindvinden.

MAVEN-data (til højre) afslører en vending i feltlinieorienteringer i den Martiske magnetotail. Baseret på computermodeller (venstre, centrum) argumenterer dette for, at der igen opstår forbindelse mellem solvind og lokaliserede Martiske magnetfelter.
Venstre & centrum: Gina DiBraccio; til højre: Yingjuan Ma

I mellemtiden tjener al denne genforbindelse til at erodere evnen hos den lokaliserede restmagnetisme til at afværge solstorme og andre angreb fra partikler fra dyb rummet - og det er ikke gode nyheder for dem, der havde håbet, at disse magnetiserede lommer måske er gode steder at søge på til bevis for tidligere (eller nuværende) primitive livsformer på planetens overflade.