Güneş Sistemimizdeki her gezegen Güneşimizden gelen enerjik parçacıkların akışı ile etkileşime girer. Genellikle “güneş rüzgarı” olarak adlandırılan bu parçacıklar, esasen yıldızlararası uzaya doğru yol alan elektronlar, protonlar ve alfa parçacıklarından oluşur. Bu akışın bir gezegenin manyetosferi veya atmosferi ile temas ettiği yerde, etraflarında “yay şoku” olarak bilinen bir bölge oluşturur.
Bu bölgeler gezegenin önünde oluşur, güneş rüzgârını yavaşça hareket ettirir ve suyun ilerledikçe - bir teknenin etrafında suyun nasıl yönlendirildiği gibi. Mars örneğinde, bir yay şokunun oluşması için gerekli iletken ortamı sağlayan gezegenin iyonosferidür. Avrupalı bilim adamlarından oluşan bir ekip tarafından yapılan yeni bir araştırmaya göre, Mars'ın yay şoku gezegenin atmosferindeki değişikliklerin bir sonucu olarak değişiyor.
“Mars Express Misyonunun Gözlemlediği Martian Yay Şok Konumundaki Yıllık Varyasyonlar” başlıklı çalışma, Jeofizik Harfler Dergisi: Uzay Fiziği. İçindeki verileri kullanma Mars Express bilim ekibi, birkaç Mars yıl boyunca yay şokunun konumunun nasıl ve neden değiştiğini ve hangi faktörlerin sorumlu olduğunu araştırmaya çalıştı.
Uzun yıllardır, gökbilimciler, güneş rüzgarı ve gezegen arasındaki etkileşimin enerjik parçacıkların yavaşlamasına ve yavaş yavaş yön değiştirmesine neden olduğu bir gezegenin yukarısında yay şoklarının oluştuğunun farkındaydı. Güneş rüzgârının gezegenin manyetosferi veya atmosferiyle buluştuğu yerde, gezegenin etrafında genişleyen bir yayda uzanan keskin bir sınır çizgisi oluşur.
Bu, kendine özgü şekli nedeniyle yay şoku teriminin geldiği yerdir. Küresel bir manyetik alan ve oldukça ince bir atmosfere sahip olmayan Mars durumunda (Dünya'nın deniz seviyesinde atmosferik basıncının% 1'inden az), üst atmosferin elektrik yüklü bölgesi (iyonosfer) gezegenin etrafında yay şoku yaratmaktan sorumludur.
Aynı zamanda, Mars nispeten küçük boyut, kütle ve yerçekimi, genişletilmiş bir atmosferin (yani bir dışküre) oluşumuna izin verir. Mars'ın atmosferinin bu bölümünde gaz atomları ve molekülleri uzaya kaçar ve doğrudan güneş rüzgarı ile etkileşime girer. Yıllar boyunca, bu genişletilmiş atmosfer ve Mars'ın yay şoku, ikincisinin sınırında farklılıklar tespit eden birden fazla yörünge misyonu tarafından gözlemlendi.
Bunun, en az mesafe olan birden fazla faktörden kaynaklandığına inanılmaktadır. Mars'ın nispeten eksantrik bir yörüngesi olduğu için (Dünya'nın 0.0167'sine kıyasla 0.0934), Güneş'ten uzaklığı biraz değişiyor - 206.7 milyon km'den (128.437 milyon mi; 1.3814 AU) perihelionda 249.2 milyon km'ye (154.8457 milyon mi; 1.666) AU) aphelion'da.
Gezegen yakın olduğunda, güneş rüzgarının atmosferine karşı dinamik basıncı artar. Bununla birlikte, mesafedeki bu değişiklik, gelen aşırı ultraviyole (EUV) güneş radyasyonu miktarındaki artışlarla da çakışmaktadır. Sonuç olarak, iyonların ve elektronların (diğer bir deyişle plazma) üst atmosferde üretilme hızı artar ve bu da gelen güneş rüzgara karşı koyan artan termal basınca neden olur.
Genişletilmiş atmosferde yeni oluşturulan iyonlar da güneş rüzgarı tarafından taşınan elektromanyetik alanlar tarafından toplanır ve hızlandırılır. Bu, onu yavaşlatma ve Mars’ın yayının konumunu değiştirmesine neden olur. Tüm bunların tek bir Mars yılı boyunca gerçekleştiği bilinmektedir - ki bu 686.971 Dünya günlerine veya 668.5991 Mars günlerine (sol) eşdeğerdir.
Bununla birlikte, daha uzun süre nasıl davrandığı, daha önce cevaplanmamış bir sorudur. Bu nedenle, Avrupalı bilim adamları ekibi, Mars Express beş yıllık bir süre içinde görev. Bu veriler, ekibin toplam 11.861 yay şoku geçişini incelemek için kullandığı Uzay Plazma ve EneRgetik Atomlar (ASPERA-3) Elektron Spektrometresi (ELS) Analizörü tarafından alınmıştır.
Buldukları şey, ortalama olarak, yay şokunun, aphelion'a (8102 km) yakınken Mars'a daha yakın ve perihelion'da (8984 km) daha uzak olmasıydı. Bu, Mars yılı boyunca eksantrikliği ile oldukça tutarlı olan yaklaşık% 11'lik bir varyasyon için işe yarıyor. Bununla birlikte, ekip daha önce incelenen mekanizmalardan hangisinin (varsa) bu değişiklikten başlıca sorumlu olduğunu görmek istedi.
Bu amaçla, ekip güneş rüzgarı yoğunluğu, gezegenler arası manyetik alanın gücü ve güneş ışınımındaki değişimleri birincil nedenler olarak kabul etti - bunlar gezegen Güneş'ten uzaklaştıkça azalıyor. Bununla birlikte, buldukları şey, yay şokunun konumunun, güneş rüzgârındaki değişikliklerden ziyade Güneş'in aşırı UV radyasyonu çıkışındaki değişimlere daha duyarlı olduğu idi.
Yay şoku mesafesindeki değişimlerin Mars atmosferindeki toz miktarı ile de ilişkili olduğu görülmüştür. Mars, göbeğe yaklaştıkça artar ve atmosferin daha fazla güneş radyasyonu emmesine ve ısınmasına neden olur. EUV seviyelerinin artmasının iyonosfer ve ekzosferde nasıl daha fazla plazmaya yol açtığı gibi, artan miktarda toz da güneş rüzgara karşı bir tampon görevi görür.
İngiltere'deki Lancaster Üniversitesi'nden araştırmacı ve makalenin baş yazarı Benjamin Hall'un ESA basın açıklamasında söylediği gibi:
“Toz fırtınalarının daha önce Mars'ın üst atmosferi ve iyonosferi ile etkileşime girdiği gösterildi, bu nedenle toz fırtınaları ve yay şoku konumu arasında dolaylı bir bağlantı olabilir… Ancak, toz fırtınalarının doğrudan nasıl olabileceğine dair başka sonuçlar çıkarmıyoruz Mars yay şokunun yerini etkilemek ve bu tür bir soruşturmayı gelecekteki bir çalışmaya bırakmak. ”
Sonunda, Hall ve ekibi, Mars'ın yay şokunun neden daha uzun süre değiştiğini ele alırken herhangi bir faktörü seçemediler. “Muhtemelen tek bir mekanizmanın gözlemlerimizi açıklayamayacağı değil, hepsinin birleşik bir etkisi var” dedi. “Bu noktada hiçbiri göz ardı edilemez.”
Geleceğe bakacak olursak, Hall ve meslektaşları gelecekteki görevlerin Mars'ın kayan yayının arkasındaki mekanizmalara ek ışık tutmasına yardımcı olacağını umuyorlar. Hall'un belirttiği gibi, bu büyük olasılıkla ESA'lar tarafından yapılan ortak soruşturmaları da içerecektir. Mars Express ve İz Gaz Orbiter ve NASA'lar UZMAN misyon. MAVEN'den elde edilen ilk veriler, keşfettiğimiz eğilimleri teyit ediyor gibi görünüyor. ”
Bu, Mars atmosferinin güneş rüzgarı ile nasıl etkileşime girdiğini anlamaya çalışan ilk analiz olmasa da, bu özel analiz, daha önce yapılan herhangi bir çalışmadan çok daha uzun bir süre boyunca elde edilen verilere dayanıyordu. Sonunda, şu anda Mars'ı inceleyen çoklu görevler bu gezegenin atmosferik dinamikleri hakkında çok şey açıklıyor. Dünya'nın aksine, manyetik alanı çok zayıf olan bir gezegen.
Süreçte öğrendiklerimiz, Mars'a ve zayıf manyetik alanlara (Venüs ve Merkür gibi) sahip diğer gezegenlere gelecekteki keşif görevlerinin güvenli ve etkili olmasını sağlamaya yönelik uzun bir yol kat edecektir. Hatta bir gün bu dünyalarda kalıcı üslerin yaratılmasında bize yardımcı olabilir!
