Всяка планета в нашата Слънчева система взаимодейства с потока от енергийни частици, идващи от нашето Слънце. Често наричани „слънчев вятър“, тези частици се състоят главно от електрони, протони и алфа-частици, които постоянно си проправят път към междузвездното пространство. Когато този поток влиза в контакт с магнитосфера или атмосфера на планетата, той образува регион около тях, известен като „удар с лък“.
Тези региони се образуват пред планетата, забавяйки и отклонявайки слънчевия вятър, докато се движи покрай него - много подобно на това как водата се отклонява около лодка. В случая на Марс, йоносферата на планетата осигурява проводящата среда, необходима за формирането на удар от лъка. Според ново проучване на екип от европейски учени, ударният удар на Марс се измества в резултат на промените в атмосферата на планетата.
Изследването, озаглавено „Годишни вариации в шоковото местоположение на Марсианския лък, наблюдавани от мисията„ Марс експрес “, се появи в Списание за геофизични писма: космическа физика, Използване на данни от Mars Express в орбита, научният екип се опита да проучи как и защо мястото на шока от лъка варира в течение на няколко марсиански години и какви фактори са главно отговорни.
В продължение на много десетилетия астрономите са били наясно, че ударите на лъка се образуват срещу течението на планетата, където взаимодействието между слънчевия вятър и планетата кара енергийните частици да се забавят и постепенно да се отклоняват. Когато слънчевият вятър се среща с магнитосферата или атмосферата на планетата, се образува остра гранична линия, която те се простират около планетата в разширяваща се дъга.
Оттук идва и терминът лъков шок, поради своята отличителна форма. В случай на Марс, който няма глобално магнитно поле и доста тънка атмосфера за зареждане (по-малко от 1% от земното атмосферно налягане на морско равнище), това е електрически заредният участък на горната атмосфера (йоносферата) който е отговорен за създаването на лъка шок около планетата.
В същото време Марс сравнително малък размер, маса и гравитация позволява формирането на удължена атмосфера (т.е. екзосфера). В тази част на атмосферата на Марс газообразните атоми и молекули избягат в космоса и взаимодействат директно със слънчевия вятър. През годините тази разширена атмосфера и ударният удар на Марс бяха наблюдавани от множество орбитни мисии, които откриха вариации в границата на последния.
Смята се, че това е причинено от множество фактори, като най-малкото от тях е разстоянието. Тъй като Марс има сравнително ексцентрична орбита (0,0934 в сравнение с 0,0167 на Земята), разстоянието му от Слънцето варира доста малко - излиза от 206,7 милиона км (128,437 милиона мили; 1,3814 AU) в перихелион до 249,2 милиона км (154,8457 милиона мили; 1,666 AU) при афелия.
Когато планетата е по-близо, динамичното налягане на слънчевия вятър срещу атмосферата му се увеличава. Тази промяна в разстоянието обаче съвпада и с увеличаването на количеството на входящата екстремна ултравиолетова (EUV) слънчева радиация. В резултат на това скоростта, с която се произвеждат йони и електрони (ака. Плазма) в горната атмосфера, се увеличава, причинявайки повишено топлинно налягане, което противодейства на входящия слънчев вятър.
Новосъздадените йони в разширената атмосфера също се прибират и ускоряват от електромагнитните полета, носени от слънчевия вятър. Това има за цел да го забави и да накара баушока на Марс да измести позицията си. Известно е, че всичко това се случва в течение на една марсианска година - което се равнява на 686.971 земни дни или 668.5991 марсиански дни (золи).
Как обаче се държи през по-дълги периоди от време е въпрос, който по-рано беше без отговор. Като такъв екипът от европейски учени консултира данни, получени от Mars Express мисия за петгодишен период. Тези данни бяха взети от анализатора на космическата плазма и електронните спектрометри (ASPERA-3) ASPERA-3 (ELS), който екипът използва за изследване на общо 11 861 ударни пресичания на лъка.
Това, което те откриха, е, че средният удар с лъка е по-близо до Марс, когато е близо до афелион (8102 км) и по-далеч от перихелион (8984 км). Това се отчита до отклонение от около 11% през марсианската година, което е доста в съответствие с неговата ексцентричност. Екипът обаче искаше да види кой (ако има такъв) от предварително проучените механизми е отговорен главно за тази промяна.
За тази цел екипът разгледа вариациите в плътността на слънчевия вятър, силата на междупланетното магнитно поле и слънчевото облъчване като основни причини - всички те намаляват, тъй като планетата се отдалечава от Слънцето. Обаче, те откриха, че местоположението на шока от лъка изглежда по-чувствително към промените в излъчването на Слънцето от ултравиолетовата радиация, отколкото към измененията в самия слънчев вятър.
Разликите в разстоянието от удар на лъка също изглеждат свързани с количеството прах в марсианската атмосфера. Това се увеличава с приближаването на Марс към перихелия, което кара атмосферата да абсорбира повече слънчева радиация и да се нагрява. Подобно на това как повишените нива на EUV водят до повишено количество плазма в йоносферата и екзосферата, увеличените количества прах изглежда действат като буфер срещу слънчевия вятър.
Както заяви Бенджамин Хол, изследовател от университета Ланкастър във Великобритания и водещ автор на документа, в съобщение до ESA:
„По-рано беше показано, че прашните бури взаимодействат с горната атмосфера и йоносферата на Марс, така че може да има индиректно свързване между прашните бури и мястото на шока на лъка… Въпреки това, ние не правим допълнителни изводи за това как прашните бури могат директно повлияе на местоположението на марсианския шок от лъка и остави такова разследване на бъдещо проучване. "
В крайна сметка Хол и неговият екип не можаха да отделят нито един фактор, когато се занимаваха с въпроса защо шокът на Марк се премества през по-дълги периоди от време. „Изглежда вероятно нито един механизъм не може да обясни нашите наблюдения, а по-скоро комбиниран ефект от всички тях“, каза той. "Към този момент никой от тях не може да бъде изключен."
Гледайки напред, Хол и неговите колеги се надяват, че бъдещите мисии ще помогнат да се хвърли допълнителна светлина върху механизмите, които стоят зад преместващия се гребен на Марс. Както Хол посочи, това вероятно ще включва "" съвместни разследвания от страна на ESA Mars Express и Трейс Газ Orbiter и НАСА Maven мисия. Ранните данни от MAVEN изглежда потвърждават тенденциите, които открихме. “
Въпреки че това не е първият анализ, който се стреми да разбере как атмосферата на Марс взаимодейства със слънчевия вятър, този конкретен анализ се основава на данни, получени за много по-дълъг период от всеки предишен проучване. В крайна сметка многобройните мисии, които в момента изучават Марс, разкриват много за атмосферната динамика на тази планета. Планета, която за разлика от Земята има много слабо магнитно поле.
Това, което научаваме в процеса, ще извърви дълъг път към гарантиране, че бъдещите проучвателни мисии до Марс и други планети, които имат слаби магнитни полета (като Венера и Меркурий), са безопасни и ефективни. Може дори да ни помогне да създадем постоянни бази на тези светове някой ден!
