Güneş rüzgârı Mars’ın üst atmosferini harekete geçirerek uzaya iyon kaybını artırıyor

Güneşimiz sürekli olarak güneş rüzgarı olarak bilinen yüksek hızlı yüklü parçacıklardan oluşan bir akıntı yayar. Dünya’nın aksine Mars, atmosferini bu akıştan koruyacak güçlü bir küresel manyetik alana sahip değil. Sonuç olarak, güneş rüzgarı doğrudan Mars’ın üst atmosferiyle etkileşime girebilir ve atmosferik parçacıkları yavaş yavaş uzaya doğru sıyırabilir.

Boston Üniversitesi öncülüğünde yeni bir çalışma yayınlandı Bilim Gelişmeleri bu uzaklaştırma işleminin su yüzeyinde esen rüzgara benzer bir şekilde gerçekleşebileceğini buldu. Dünya’da rüzgar, su yüzeyinde yuvarlanan dalgalar ve girdaplar oluşturabilir. Mars’ta, güneş rüzgarı benzer şekilde gezegenin üst atmosferinin kenarını “hareketlendirebilir” ve Kelvin-Helmholtz dalgaları olarak bilinen büyük sınır dalgaları oluşturabilir.

BU’nun Sanat ve Bilim Koleji ile Mühendislik Fakültesi arasındaki bir işbirliği olan BU’nun Uzay Fiziği Merkezi’nde araştırma bilimcisi olan ilk yazar Chi Zhang ve bir araştırmacı ekibi, çalışmada hem MAVEN hem de Tianwen-1 misyonlarından gözlemler kullandı. Tianwen-1 bir güneş rüzgarı monitörü görevi görürken MAVEN, Mars’ın yakınında kaçan atmosferik iyonları gözlemledi ve araştırmacıların gerçek zamanlı yukarı akışlı güneş rüzgarı koşullarını Mars’taki atmosferik iyon kaçışıyla doğrudan ilişkilendirmesine olanak tanıdı.

Mars’ın üst atmosferindeki büyük plazma bulutları, atmosferik iyonların “yığın halinde kaçışını” kolaylaştırır. Zhang, daha önce bu bulutların oluşumunu açıklamak için çeşitli mekanizmalar önerilmiş olmasına rağmen, doğrudan gözlemsel kanıtların hala eksik olması nedeniyle bunların kökeninin belirsizliğini koruduğunu açıkladı.

Güneş rüzgarını Mars’taki atmosferik kaçışa bağlamanın en büyük zorluğu, tek bir uzay aracının hem yukarı yöndeki kesintisiz güneş rüzgarını hem de Mars yakınında kaçan atmosferik iyonları aynı anda ölçememesiydi. Daha önce yayınlanan bir çalışmada Doğa İletişimiZhang ve meslektaşları, MAVEN ve Tianwen-1’den yapılan eş zamanlı gözlemlerin, yukarı yöndeki güneş rüzgârındaki değişiklikleri Mars uzay ortamına doğrudan bağlayabildiğini gösterdi. Bu ikili uzay aracı gözlemlerine dayanan yeni Bilim Gelişmeleri çalışma Kelvin-Helmholtz dalgalarını atmosferik iyon kaçışını yönlendiren anahtar mekanizma olarak tanımladı.

Zhang ve meslektaşları, bu plazma bulutlarının Kelvin-Helmholtz dalgaları tarafından oluşturulduğuna dair açık kanıtlar sağladılar. Ayrıca bu sürecin gezegenin her yerinde eşit şekilde gerçekleşmediğini gösterdiler. Zhang, “Bunun yerine, güneş rüzgarı elektrik alanının yönüne bağlı olarak esas olarak gezegenin bir tarafında gözlemleniyor” dedi. Bu sonuçlar, Kelvin-Helmholtz dalgaları ile Mars’tan artan atmosferik iyon kaçışı arasında doğrudan bir bağlantı kuruyor.

Zhang, “Gelecekteki araştırmalar, Kelvin-Helmholtz dalgalarının oluşumunu ve büyümesini destekleyen koşulları belirlemeye ve bunların Mars’tan atmosferik kaçışa ne kadar katkıda bulunduğunu belirlemeye odaklanacak” dedi. Daha ileri çalışmalar daha fazla uzay aracı gözlemi ve gelişmiş sayısal simülasyonlar gerektirecektir. Zhang, MAVEN’in misyonunun kapanış aşamasına geçmesiyle birlikte, “Zengin bilimsel mirası, NASA’nın halihazırda başlatılan ESCAPADE misyonuyla tamamlanacak ve Mars’ta güneş rüzgarı kaynaklı atmosferik kaybı araştırmak için önemli bir yeni fırsat sağlayacak” dedi.

BÜ Uzay Fiziği Merkezi öğretim üyesi ve Sanat ve Bilim Koleji astronomi yardımcı doçenti Chuanfei Dong, “Bu dalgaların en muhtemel ne zaman oluştuğunu, nasıl geliştiklerini ve atmosferik kaçışı ne kadar güçlü bir şekilde yönlendirebildiklerini bilmek istiyoruz” dedi. “Bu süreç, bazı dış gezegenler de dahil olmak üzere, güçlü bir manyetik alana sahip olmayan diğer gezegenlerde de meydana gelebilir.”

Zhang, “Mars’ın bir zamanlar daha kalın bir atmosfere ve yüzeydeki sıvı suya sahip, potansiyel olarak yaşanabilir bir yer olduğu düşünülüyor. Bugün gördüğümüz soğuk ve kuru gezegene nasıl dönüştüğünü anlamak, gezegensel ortamların zaman içinde nasıl geliştiğini anlamak için önemlidir” dedi.