Mars har et alvorlig problem
La meg fortelle deg om noe av det mest fascinerende — og litt skremmende — jeg har lært i det siste. Mars blir i bunn og grunn sandblåst av sola. Konstant. Hvert eneste sekund, hver eneste dag, mister naboplaneten vår biter av atmosfæren sin til verdensrommet.
Nå tenker du kanskje: "Vente, har ikke jorda dette problemet også?" Her er greia — jorda har noe Mars ikke: et globalt magnetfelt. Tenk på det som et usynlig skjold som pakker seg rundt planeten vår og avleder det meste av sola sine konstante angrep av ladede partikler.
Mars? Mars har ingenting. Ingen beskyttende barriere. Bare en tynn, sårbar atmosfære som ligger der og blir slått av solvinden.
Solas usynlige angrep
La meg forklare dette på en enkel måte. Sola sender hele tiden ut en strøm av ladede partikler — for det meste protoner og elektroner — med utrolige hastigheter. Vi kaller dette solvinden. Den er usynlig, men den er alltid der, og strømmer gjennom solsystemet vårt som en endeløs kosmisk bris.
På jorda avleder magnetfeltet vårt det meste av denne vinden. Noen partikler blir fanget i magnetosfæren og skaper de fantastiske nordlysene ved polene, men hoveddelen av atmosfæren vår blir der den er.
Mars har dessverre ikke den luksusen. Uten et magnetisk skjold treffer solvinden direkte inn i Mars øvre atmosfære, slår løs partikler og frakter dem bort i tomheten.
Bølgeeffekten ingen forventet
Her blir det virkelig interessant. En ny studie fra Boston University fant at Mars ikke bare passivt mister atmosfære — planeten utvikler det forskerne kaller "gigantiske grensebølger" når solvinden samhandler med den øvre atmosfæren.
Tenk på når du blåser over overflaten til et glass vann. Du ser bølger, ikke sant? Kanskje til og med rullende bølger. Noe lignende skjer på Mars, bare at det er solvinden over planetens øvre atmosfære istedenfor vind over vann. Samspillet skaper enorme rullende bølger kalt Kelvin-Helmholtz-bølger — oppkalt etter to fysikere som studerte dette fenomenet på 1800-tallet.
Disse bølgene fungerer som kosmiske transportbånd som stadig rører opp den ytre kanten av Mars-atmosfæren og kaster partikler ut i rommet.
To romsonder, én oppdagelse
Det som gjør denne forskningen spesiell er hvordan forskerne fikk det til. De kombinerte data fra to ulike romsonder — NASAs MAVEN-oppdrag og Kinas Tianwen-1 — som samarbeidet som et kosmisk lagsamarbeid.
Tianwen-1 målte den innkommende solvinden før den nådde Mars, essentially gir en værmelding. MAVEN tok deretter rede på hva som skjedde med den marsianske atmosfæren som respons. Ved å sammenligne disse målingene kunne forskerne endelig se den direkte koplingen mellom endringer i solvinden og atmosfæriske tap.
Dette er faktisk ganske stor greie fordi, inntil nå, hadde forskerne flere teorier om hvordan disse plasmaskyene dannes i den øvre atmosfæren, men de kunne ikke bevise hvilken som var riktig. Begrensningen med én romsonde betydde at ingen kunne se hele bildet på en gang.
Ensidig erosjon
Her er en detalj som virkelig fanget oppmerksomheten min: denne atmosfæriske strippingen skjer ikke jevnt rundt Mars. I stedet er den konsentrert på én side av planeten, avhengig av hvilken retning solvindens elektriske felt peker til enhver tid.
Så Mars har en "solside" når det gjelder atmosfærisk tap. Siden som vender mot solvinden blir hardest rammet, mens den andre siden får litt pusterom. Det er et konstant, skjevstilt angrep.
Hva dette betyr for å forstå Mars
Denne forskningen hjelper med å løse en av de største mysteriene i solsystemet vårt: hva skjedde med Mars?
Forskere tror Mars en gang hadde en mye tykkere atmosfære og kanskje til og med flytende vann som strømmet på overflaten. Den kan ha vært beboelig for milliarder av år siden. Noe forandret seg så. Planeten ble til den kalde, tørre ørkenen vi ser i dag — en verden uten rennende vann, uten tykk atmosfære, og absolutt uten liv som vi kjenner til.
Å forstå atmosfæriske fluktmekanismer som disse Kelvin-Helmholtz-bølgene kan hjelpe oss å sette sammen Mars sin transformasjon. Hvis vi har mistet atmosfære i denne hastigheten i milliarder av år, er det en lang vei mot å forklare hvorfor Mars endte så annerledes enn jorda.
Det større bildet: Også exoplaneter
Det som virkelig har forskerne gira opp er at denne prosessen sannsynligvis ikke er unik for Mars. Enhver planet uten et sterkt magnetfelt kan oppleve lignende atmosfærisk erosjon. Det inkluderer noen exoplaneter — planeter som kretser rundt andre stjerner — som astronomer har studert.
Tenk deg å oppdage en jordstørrelse planet i en beboelig sone, bare for å innse at den ikke har noe magnetfelt og kanskje sakte mister atmosfæren sin til stjernen sin solvind. Det er en tankevekkende tanke, og det får jordas beskyttende magnetosfære til å føles enda mer verdifull.
Veien videre
Forskerne vil grave dypere — bokstavelig talt på figurativt vis. De vil forstå når disse Kelvin-Helmholtz-bølgene dannes lettest, hvordan de utvikler seg over tid, og nøyaktig hvor mye atmosfærisk tap de forårsaker. Det vil kreve flere romsondemålinger og sofistikerte datasimuleringer.
De gode nyhetene? Dette er bare begynnelsen. NASAs ESCAPADE-oppdrag har allerede blitt skutt opp og vil fortsette å studere solvinddrevet atmosfærisk tap. Fremtidige oppdrag vil bygge på det MAVEN startet.
Konklusjonen
Mars mister atmosfæren sin én bølge om gangen. Dette er ikke bølger av vann som slår mot en strand — det er usynlige riplinger i den øvre atmosfæren, generert av solvindens konstante trykk, som frakter biter av Mars bort i rommet.
Det er en langsom prosess etter menneskelige standarder, men over milliarder av år? Den omformet en hel verden. Og å forstå nøyaktig hvordan det skjedde kan bare hjelpe oss å forstå planetarisk beboelighet — både i solsystemet vårt og utover.
Ganskeville greier for en planet som ser så fredelig og stillestående ut fra jorda, ikke sant?