Niedawna superburza słoneczna, największa od dwóch dekad, uderzyła jednocześnie w Ziemię i Marsa, powodując dramatyczne zmiany w atmosferze Czerwonej Planety. Należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej sondy Mars Express i ExoMars Trace Gas Orbiter zarejestrowały bezprecedensowy wybuch elektronów atmosferycznych, dostarczając istotnych danych na temat reakcji atmosfer planet na ekstremalne warunki pogodowe w przestrzeni kosmicznej. Wydarzenie uwydatni ryzyko, jakie pogoda kosmiczna stwarza dla technologii, oraz wyraźne różnice między chronionym środowiskiem Ziemi a odsłoniętymi warunkami na Marsie.
Wpływ burzy na Marsa
Burza słoneczna, która dotarła do Ziemi 11 maja 2024 r., dostarczyła na Marsa promieniowanie odpowiadające 200 dniom w zaledwie 64 godziny. Spowodowało to znaczny wzrost gęstości elektronów w górnych warstwach atmosfery Marsa: wzrost o 45% na wysokości 110 kilometrów i oszałamiający wzrost o 278% na wysokości 130 kilometrów nad powierzchnią. Według badaczy z ESA są to najwyższe stężenia elektronów, jakie kiedykolwiek zaobserwowano w atmosferze Marsa.
Burza spowodowała także tymczasowe zakłócenia w układach obu orbiterów, co jest typowym zagrożeniem dla energetycznych cząstek kosmicznych. Jednak statki kosmiczne zostały zaprojektowane z komponentów odpornych na promieniowanie i protokołów korekcji błędów, co umożliwiło im szybką regenerację.
Zaawansowane techniki pomiarowe
Do analizy skutków burzy naukowcy wykorzystali technikę zwaną zakryciem radiowym. Metoda ta polega na przesyłaniu sygnału radiowego z jednego orbitera (Mars Express) przez atmosferę marsjańską do innego orbitera (ExoMars TGO), gdy ten schodzi poniżej horyzontu. Załamanie sygnału ujawnia szczegóły atmosferyczne, podobnie jak fale oceaniczne zaginają się wokół obiektów.
„Technikę tę stosuje się w Układzie Słonecznym od dziesięcioleci, ale dopiero niedawno zaczęliśmy ją stosować między dwoma statkami kosmicznymi na Marsie” – wyjaśnia Colin Wilson, naukowiec z ESA. Moment obserwacji – zaledwie 10 minut po dużym rozbłysku na Słońcu – był zaskakująco dobry, biorąc pod uwagę, że obserwacje przeprowadza się obecnie tylko dwa razy w tygodniu.
Ziemia i Mars: opowieść o dwóch atmosferach
Badanie podkreśla zasadniczą różnicę między Ziemią a Marsem. Ziemska magnetosfera odchyla większość wiatru słonecznego, łagodząc jego wpływ na atmosferę. Mars, któremu brakuje globalnego pola magnetycznego, jest bezpośrednio narażony na promieniowanie słoneczne.
Wydarzenie pokazało, że Ziemia i Mars reagują bardzo różnie na naładowane cząstki pochodzące ze Słońca. Pole magnetyczne planety chroni Ziemię, podczas gdy Mars pozostaje bezbronny.
Implikacje dla ewolucji planet i przyszłych misji
Badania te mogą rzucić światło na to, jak Mars tracił większość swojej atmosfery i wody na przestrzeni miliardów lat. Ciągły napływ cząstek słonecznych wydmuchuje gazy atmosferyczne, przyczyniając się do obecnego suchego stanu planety. Zrozumienie tego procesu ma kluczowe znaczenie dla oceny długoterminowej możliwości zamieszkania planet.
Skok elektronów ma także praktyczne implikacje dla przyszłych misji. Gęstsze populacje elektronów mogą zakłócać sygnały radarowe wykorzystywane do badania powierzchni Marsa, potencjalnie utrudniając wysiłki badawcze. Odkrycia zespołu pomogą udoskonalić planowanie misji i poprawić naszą zdolność do nawigacji i eksploracji innych światów.
Badanie to potwierdza znaczenie prognozowania pogody kosmicznej i potrzebę opracowania niezawodnych statków kosmicznych. Superburza słoneczna wyraźnie przypomniała o nieprzewidywalnych siłach działających w naszym Układzie Słonecznym i o tym, jak bezbronne są nawet nasze najbardziej zaawansowane technologie.
