ESA Otkrila Neobično Ponašanje Gornje Atmosfere Marsa Tokom Moćne Solarne Oluje

U maju 2024. velika solarna oluja koja je na Zemlji izazvala spektakularne aureole pogodila je i Mars — ali je tamo izazvala neočekivano snažnu elektronsku reakciju u gornjim slojevima atmosfere. Dva orbitera Evropske svemirske agencije, Mars Express i ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), zabeležila su dramatčne promene u ionosferi i vredne operativne posledice za buduće misije.

Mars Express beams a radio signal towards ExoMars TGO, as it is about to ‘set’ behind Mars. The radio signal travels through Mars’s upper atmosphere, causing it to bend (refract). (CREDIT: European Space Agency)

Glavni nalazi

TGO je registrovao ekstremnu dozu zračenja: instrument za merenje zračenja izmerio je dozu ekvivalentnu približno 200 normalnih dana tokom samo 64 sata. Tokom događaja oba orbitera su zabeležila i kratkotrajne računarske greške, ali su se sistemi brzo oporavili zahvaljujući otpornim komponentama i mehanizmima za ispravljanje grešaka.

This video combines images of the Sun taken by NASA’s Solar Dynamics Observatory with coronagraph images taken by the ESA/NASA SOHO mission LASCO C2 (red) and C3 (blue) instruments. The bright spots to the right of the Sun are Jupiter and Venus. (CREDIT: SOHO (ESA & NASA), NASA/SDO/AIA, JHelioviewer/D. Müller)

Kako se ionosfera promenila

U radu objavljenom u Nature Communications istraživači pod vođstvom Jacob Parrotta navode da je Marsova gornja atmosfera bila "preplavljena elektronima". Dve povezane plazmatske zone — oznake M1 (~110 km) i M2 (~130 km) — pokazale su značajan porast gustine elektrona: M1 je narastao za ~278%, a M2 za ~45%. Oba sloja su se pomerila naviše za oko 6,5 km, dok su promene ispod 100 km bile minimalne. Razmak između M1 i M2 pomerio se samo za oko 1 km, što autori ne smatraju statistički značajnim.

ESA’s Swarm Bravo satellite was perfectly positioned to measure Earth’s changing magnetic field during the large geomagnetic storm of 10-11 May 2024. (CREDIT: European Space Agency)

Metodologija — orbiter‑prema‑orbiter radio okultacija

Tim je iskoristio tehniku orbiter‑prema‑orbiter radio okultacije: Mars Express je slao radio‑signal ka TGO dok je prolazio iza marsovskog horizonta iz TGO‑ove perspektive. Kako je signal prolazio kroz ionosferu, refrakcija i pomeranje faze signala otkrili su gustinu elektrona u slojevima kroz koje je prolazio. Merenja su dodatno potvrđena podacima NASA‑ine misije MAVEN.

Zašto se to desilo

Majski događaj bio je kombinacija tri solarna fenomena unutar iste oluje: snažan solarni bljesak (X‑zračenje), talas visokih energija čestica (SEP) i koronalni maseni izboj (CME). Autori studije povezuju snažno pojačanje M1 sloja sa fotojonizacijom izazvanom mekim, visokenergijskim X‑zracima i ističu moguću ulogu sekundarnih jonizacija (kaskada izazvanih fotoelektronima). Nasuprot tome, M2 je vezan za ekstremni ultraljubičasti spektar (EUV) i pokazao je manji porast, što je očekivano prema tom mehanizmu. Solarne energične čestice su, prema analizi, imale ograničen uticaj na strukturu ionosfere iznad 100 km jer one obično jonizuju dublje—ispod te granice.

Praktične implikacije

Rezultati imaju i operativni značaj: zasićenost gornjeg vazduha elektronima može degradirati radio‑i radar‑signale, što predstavlja rizik za instrumente koji mapiraju površinu i za komunikaciju sa sondama. To je važno za planiranje budućih orbitalnih i površinskih misija na Marsu.

"Uticaj je bio zapanjujući: gornja atmosfera Marsa bila je preplavljena elektronima," rekao je Jacob Parrott, vodeći autor studije. Colin Wilson, projektni naučnik za Mars Express i TGO, dodao je da je primena orbiter‑prema‑orbiter radio okultacije na Marsu veoma korisna i da ESA planira učestaliju upotrebu te metode.

Detalji i podaci o merenjima objavljeni su u Nature Communications. Originalna popularna obrada priče dostupna je u The Brighter Side of News.