Badania marsjańskiej jonosfery wyjaśniają zjawiska zachodzące w atmosferze Ziemi
Krążąca wokół Marsa sonda MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) odkryła „warstwy” i „luki” w elektrycznie naładowanej, górnej części atmosfery (tzw. jonosferze) Marsa. Zjawisko to występuje bardzo powszechnie na Ziemi i odpowiada za nieprzewidywalne zakłócenia w komunikacji radiowej. Niemniej, póki co nie udało nam się ich w pełni zrozumieć, bowiem powstają one na wysokościach, na których niezwykle trudno cokolwiek badać.
Warstwy te znajdują się niezwykle blisko, tuż nad naszymi głowami nad Ziemią i może wykryć je praktycznie każdy wyposażony w radio, a mimo to wciąż stanowią tajemnicę. Kto by pomyślał, że najłatwiej będzie je zrozumieć wysyłając sondę na Marsa? - mówi Glyn Collinson z Goddard Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland, główny autor artykułu naukowego opublikowanego 3 lutego w periodyku Nature Astronomy.
Jeżeli doświadczyliście sytuacji, w której wasza ulubiona radiostacja znika, a zastępuje ją zupełnie inna, to prawdopodobnie odpowiadają za to warstwy elektrycznie naładowanego gazu, tzw. plazmy, w najwyższych rejonach atmosfery, w tzw. jonosferze. Owe warstwy plazmy powstają nagle i utrzymują się przez kilka godzin.
Zachowują się one niczym olbrzymie zwierciadła na niebie, które odbijają odległe sygnały radiowe zza horyzontu, przez co wchodzą w interferencję z sygnałami lokalnymi. Podobne zakłócenia znane są także z systemów komunikacji radiowej instalowanych na pokładzie samolotów czy statków.
W przypadku Ziemi owe warstwy tworzą się na wysokości około 100 kilometrów. To jednak stanowi problem w ich badaniu, bowiem dla samolotu jest to za wysoko: za rzadka atmosfera, a jednocześnie dla satelitów jest to za nisko: za gęsta atmosfera. Jedynym sposobem było dotąd wysyłanie do jonosfery instrumentów naukowych za pomocą rakiet. Tutaj jednak ograniczeniem jest fakt, że od wejścia w jonosferę do wyjścia z niej do wykorzystania jest zaledwie kilkadziesiąt minut.
O istnieniu tych warstw wiemy już od ponad 80 lat. Jednak niewiele o nich wiemy, bo żadnym satelitom nie udało się zejść tak nisko, aby je dokładnie zbadać - dodaje Collinson.
Jednak atmosfera na Marsie pod wieloma względami różni się od atmosfery ziemskiej. Przede wszystkim przy samej powierzchni ciśnienie atmosferyczne zamiast 1000 hPa wynosi około 7 hPa, a więc atmosfera jest dużo rzadsza. Z tego też powodu, satelita taki jak MAVEN może swobodnie zejść na niższe wysokości i dokładnie zbadań powstające tam warstwy plazmy, nie ryzykując przy tym spotkania ze zbyt gęstą atmosferą i spektakularnego lądowania na powierzchni Czerwonej Planety.
W trakcie ostatnich badań atmosfery Marsa za pomocą sondy MAVEN, jeden z jej instrumentów naukowych zarejestrował nieoczekiwany skok ilości plazmy w trakcie lotu przez jonosferę. Joe Grebowsky, naukowiec projektu MAVEN z NASA Goddard natychmiast rozpoznał ten skok, bowiem wcześniej widział taki sam podczas... badań atmosfery ziemskiej za pomocą rakiet.
Zatem MAVEN dowiódł, że owe warstwy plazmy mogą powstawać nie tylko na Ziemi, ale także na innych planetach, ale na dodatek trafił na nie w miejscu, gdzie będzie można je dokładnie zbadać za pomocą satelitów - co akurat na Ziemi jest niemożliwe.
Niskie wysokości na jakich krąży MAVEN pozwolą nam wypełnić luki w naszej wiedzy o warstwach plazmy w jonosferze zarówno Marsa jak i Ziemi - mówi Grebowsky, współautor opracowania.
Obserwacje prowadzone za pomocą sondy już teraz podważają wiele z naszych wcześniejszych założeń dotyczących tego zjawiska: MAVEN odkrył, że warstwy mają swoje lustrzane odbicie - luki, w których plazmy jest mniej niż w otoczeniu. Nigdy wcześniej, przed obserwacjami na Marsie, nikt nie przypuszczał, że takie formacje mogą powstawać.
Jakby tego było mało, w przeciwieństwie do ziemskich warstw plazmy, które są krótkotrwałe i nieprzewidywalne, marsjańskie są zaskakująco długotrwałymi tworami.
Choć nasza wiedza o jonosferycznych warstwach plazmy wskazuje, że nie będziemy w stanie zapobiec ich powstawaniu, to być może pewnego dnia informacje pozyskane przez sondę krążącą wokół Marsa pozwolą nam lepiej przewidywać ich powstawanie na Ziemi, przez co będzie można zapewnić stabilniejszą komunikację radiową.
