Mars ist ein seltsamer Planet.
Es gibt Hinweise darauf, dass auf dem Roten Planeten einst eine dichte Atmosphäre und riesige Ozeane lebten. Irgendwann in seiner Entwicklung schien der Planet jedoch den größten Teil seiner atmosphärischen Gase in den Weltraum zu lecken, und seine Ozeane verdampften (oder gefroren und sublimierten dann, je nachdem, wie schnell der atmosphärische Druck verloren ging). Es gibt verschiedene Theorien darüber, wie die Marsatmosphäre auf 1% der Erdatmosphäre verschwendet wurde, einschließlich der langsamen Erosion durch Sonnenwindpartikel und eines plötzlichen, katastrophalen Asteroideneinschlags, der die Atmosphäre in den Weltraum sprengt.
Planetenforscher wissen seit langem, dass das Marsmagnetfeld sehr schwach ist und daher nur eine geringe Schutzstärke gegen den kontinuierlichen Sonnenwind aufweist. Durch die Analyse von Daten des pensionierten NASA Mars Global Surveyor (MGS) -Satelliten wurden neue Erkenntnisse gewonnen.
Weit davon entfernt, gutartig zu sein, kann dieses schwache Krustenmagnetfeld tatsächlich eine nachteilige Auswirkung auf die Atmosphäre haben und atmosphärische Partikel in magnetischen „Blasen“ (a.k.a. Plasmoiden) über tausend Kilometer Breite einfangen, bevor sie geblasen werden en-mass in den Weltraum…
Die Erosion der Marsatmosphäre durch den Sonnenwind wird seit langem als Hauptmechanismus für den Verlust der Marsluft vermutet. Obwohl sich die Marsluft erheblich von unserer unterscheidet (die Marsatmosphäre besteht hauptsächlich aus CO2-basiert, während die terrestrische Atmosphäre eine atmungsaktive Stickstoff-Sauerstoff-Mischung aufweist, wurde früher angenommen, dass sie viel dichter ist als heute.
Wo ist die Atmosphäre geblieben? Da die Mars-Magnetosphäre ziemlich unbedeutend ist (Wissenschaftler glauben, dass das globale Magnetfeld in der Vergangenheit viel stärker gewesen sein könnte und möglicherweise durch einen Asteroideneinschlag beschädigt wurde), gibt es wenig, um energetische Sonnenwindionen von der Wechselwirkung mit der darunter liegenden Atmosphäre abzulenken. Auf der Erde haben wir eine sehr starke Magnetosphäre, die als unsichtbares Kraftfeld wirkt und verhindert, dass geladene Teilchen in unsere Atmosphäre gelangen. Mars hat diesen Luxus nicht.
Während der Mars Global Surveyor-Mission, die 1996 gestartet wurde (Ende 2006), entdeckte der Satellit ein sehr lückenhaftes Magnetfeld, das von der Marskruste vorwiegend auf der südlichen Hemisphäre herrührt. Der natürliche Gedanke wäre, dass dieses uneinheitliche Feld, obwohl es schwach ist, einen begrenzten Schutz für die Atmosphäre bieten könnte. Nach neuen Untersuchungen unter Verwendung alter MGS-Daten ist dies wahrscheinlich nicht der Fall. Das Krustenmagnetfeld kann zum Luftverlust beitragen und diesen möglicherweise beschleunigen.
Wenn das fleckige Krustenmagnetfeld von der Marsoberfläche aufsteigt, entstehen „Regenschirme“ mit magnetischem Fluss, die geladene atmosphärische Partikel einfangen. Dutzende magnetische Regenschirme bedecken bis zu 40% des Mars (hauptsächlich im Süden konzentriert) und reichen über die Atmosphäre. Diese magnetischen Strukturen können daher vom Sonnenwind angegriffen werden.
“In den Regenschirmen werden zusammenhängende Luftstücke weggerissen", Sagte David Brain von der UC Berkeley, der seine MGS-Forschung am 27. Oktober 2008 auf dem Huntsville Plasma Workshop vorstellte.
Obwohl dies dramatisch klingen mag, besteht die reale Möglichkeit, dass dieser Prozess zum ersten Mal auf dem Mars beobachtet wurde. Die magnetischen Regenschirme greifen durch die Atmosphäre und spüren den dynamischen Druck des Sonnenwinds. Was als nächstes passiert, ist ein bekannter Mechanismus auf dem Gebiet der Magnetohydrodynamik (MHD): Wiederverbindung.
Wenn die Krustenschirme Kontakt mit dem vom Sonnenwind getragenen interplanetaren Magnetfeld (IWF) haben, besteht die Möglichkeit, dass eine erneute Verbindung erfolgt. Laut David Brain durchlief das MGS während einer seiner Umlaufbahnen eine solche Wiederverbindungsregion. „Die verbundenen Felder wickelten sich oben in der Marsatmosphäre um ein Päckchen Gas und bildeten eine tausend Kilometer breite Magnetkapsel, in der ionisierte Luft eingeschlossen war," er sagte. „Durch den Sonnenwinddruck wurde die Kapsel „abgequetscht“ und sie blies weg und nahm ihre Luftladung mit.”
Seit diesem ersten Ergebnis hat Brain ein weiteres Dutzend magnetischer „Blasen“ gefunden, die Brocken der Mars-Ionosphäre mit sich führen. Diese Blasen werden als "Plasmoide" bezeichnet, da sie geladene Teilchen oder Plasma enthalten.
Brain möchte darauf hinweisen, dass diese Ergebnisse alles andere als schlüssig sind. Zum Beispiel war das MGS nur zum Nachweis eines geladenen Teilchens, des Elektrons, ausgestattet; Ionen haben unterschiedliche Eigenschaften und können daher unterschiedlich beeinflusst werden. Außerdem nahm der Satellit zur gleichen Ortszeit Messungen in konstanter Höhe vor. Weitere Daten zu unterschiedlichen Zeiten und Höhen sind erforderlich.
Eine solche NASA-Mission, die möglicherweise bei der Plasmoidjagd helfen kann, ist die Marsatmosphäre und flüchtige Entwicklung Satellit (MAVEN), dessen Start für 2013 geplant ist. MAVEN wird die Marsatmosphäre analysieren, um die Erosion durch den Sonnenwind speziell zu untersuchen und Elektronen und Ionen zu detektieren. Messung nicht nur des magnetischen, sondern auch des elektrischen Feldes. Die elliptische Umlaufbahn von MAVEN ermöglicht es der Sonde auch, verschiedene Höhen zu unterschiedlichen Zeiten zu untersuchen.
Wir warten also darauf, dass MAVEN die Plasmoidtheorie von Brain beweist oder widerlegt. In beiden Fällen handelt es sich um verlockende Beweise für einen eher unerwarteten Mechanismus, der buchstäblich dazu führen könnte, dass die Marsatmosphäre in den Weltraum gerissen wird.
Quelle: NASA
