Mars on vaarallisessa tilanteessa

Haluan kertoa teille yhdestä kiehtovimmasta — ja hieman pelottavasta — asiasta, jonka olen viime aikoina oppinut. Marsia käsitellään jatkuvasti kuin hiekkapuhallettaisiin. Joka sekunti, joka hetki, naapuriplaneettamme menettää hippusiaan ilmakehästään avaruuteen.

Nyt saatat ajatella: "Hetkinen, eikö Maallakin ole sama ongelma?" Asia on näin: Maalla on jotain, mitä Marsilla ei ole — maailmanlaajuinen magneettikenttä. Se on kuin näkymätön voimaväkänen, joka käärii planeetan ympärille ja torjuu suurimman osan Auringon jatkuvasta hyökkäyksestä.

Mars? Marsilla ei ole mitään. Ei suojakilpeä. Vain ohut, haavoittuvainen ilmakehä, joka altistuu aurinkotuulen tylytykselle.

Auringon näkymätön hyökkäys

Selitän tämän yksinkertaisesti. Aurinko sinkoaa jatkuvasti varausten täyttämiä hiukkasia — enimmäkseen protoneita ja elektroneita — valtavilla nopeuksilla. Tätä kutsutaan aurinkotuuleksi. Se on näkymätön, mutta se on aina läsnä, virtaaen läpi aurinkokunnan kuin loputon kosminen tuulahdus.

Maapallolla magneettikenttämme torjuu suurimman osan tästä tuulesta. Osa hiukkasista jää kiinni magnetosfääriin ja luo upeita revontulia napojen ympärille, mutta valtaosa ilmakehästämme pysyy paikallaan.

Marsilla ei ole samaa onnea. Ilman magneettista kilpeä aurinkotuuli törmää suoraan Marsin yläilmakehään, lyö hiukkasia irti ja kuljettaa ne avaruuteen.

Aaltoilmiö, jota kukaan ei odottanut

Tässä kohtaa asia muuttuu todella mielenkiintoiseksi. Bostonin yliopiston uusi tutkimus paljasti, että Mars ei vain passiivisesti menetä ilmakehäänsä — siellä syntyy jotain, mitä tutkijat kutsuvat "jättiläismäisiksi reunusaalloiksi", kun aurinkotuuli kohtaa yläilmakehän.

Kuvittele, kun puhallat kahvikupillisen pinnan yli. Näet aaltosia, eikö niin? Ehkä jopa pyörteileviä aaltoja. No, jotain vastaavaa tapahtuu Marsilla, paitsi että kyse ei ole tuulesta veden yli, vaan aurinkotuulesta planeetan yläilmakehän yli. Tämä vuorovaikutus luo valtavia pyörteileviä aaltoja, niin sanottuja Kelvin-Helmholtzin aaltoja — nimettynä kahden fyysikon mukaan, jotka tutkivat ilmiötä 1800-luvulla.

Nämä aallot toimivat ikään kuin kosmisina kuljetushihnoina, jotka jatkuvasti sekoittavat Marsin ilmakehän ulointa reunaa ja heittävät hiukkasia avaruuteen.

Kaksi avaruusluotainta, yksi löytö

Se, mikä tekee tästä tutkimuksesta erityisen, on tapa, jolla tutkijat sen toteuttivat. He yhdistivät tietoja kahdesta eri avaruusluotaimesta — NASAn MAVEN-tehtävästä ja Kiinan Tianwen-1:stä — työskentelemään kuin kosmisina paritovereina.

Tianwen-1 mittasi saapuvaa aurinkotuulta ennen kuin se saavutti Marsin, käytännössä ennustaen säätä. MAVEN seurasi sitten, mitä Marsin ilmakehälle tapahtui vastauksena. Vertailemalla näitä mittauksia tutkijat pystyivät vihdoin näkemään suoran yhteyden aurinkotuulen muutosten ja ilmakehän häviämisen välillä.

Tämä on oikeastaan aika iso juttu, koska — siihen asti — tutkijoilla oli useita teorioita siitä, miten nämä plasmapilvet syntyvät yläilmakehässä, mutta he eivät pystyneet todistamaan, mikä niistä oli oikea. Yhden luotaimen rajoitus merkitsi sitä, ettei kukaan voinut nähdä kokonaiskuvaa kerralla.

Yksipuolinen kulutus

Tässä on yksityiskohta, joka todella kiinnitti huomioni: tämä ilmakehän riisuminen ei tapahdu tasaisesti Marsin ympärillä. Sen sijaan se keskittyy planeetan toiselle puolelle, riippuen siitä, mihin suuntaan aurinkotuulen sähkökenttä milloinkin osoittaa.

Joten Marsilla on ikään kuin "auringonpuoleinen puolensa" ilmakehän menetyksen suhteen. Puoli, joka on aurinkotuulen suunnassa, saa kovimman iskun, kun taas toinen puoli saa pienen helpotuksen. Se on jatkuvaa, epätasaista piirittämistä.

Mitä tämä tarkoittaa Marsin ymmärtämiselle

Tämä tutkimus auttaa ratkaisemaan yhden aurinkokuntamme suurimmista mysteereistä: mitä Marsille tapahtui?

Tutkijat uskovat, että Marsilla oli kerran paljon paksumpi ilmakehä ja ehkä jopa nestemäistä vettä pinnallaan. Se saattoi olla elinkelpoinen miljardeja vuosia sitten. Sitten jotain muuttui. Planeetasta tuli kylmä, kuiva aavikko, jonka näemme tänään — maailma ilman virtaavaa vettä, ilman paksua ilmakehää ja varmasti ilman elämää, josta meillä on tietoa.

Ilmakehän karkaamismekanismien, kuten näiden Kelvin-Helmholtzin aaltojen, ymmärtäminen voi auttaa meitä kokoamaan yhteen Marsin muutoksen. Jos olemme menettäneet ilmakehää tällä vauhdilla miljardeja vuosia, se selittää pitkälle, miksi Mars päätyi niin erilaiseksi kuin Maa.

Laajempi kuva: myös eksoplaneetat

Se, mikä todella innostaa tutkijoita, on että tämä prosessi ei luultavasti ole ainutlaatuinen Marsille. Mikä tahansa planeetta, jolla ei ole voimakasta magneettikenttää, saattaa kokea samanlaista ilmakehän kulutusta. Tämä koskee myös eksoplaneettoja — muita tähtiä kiertäviä planeettoja — joita tähtitieteilijät ovat tutkineet.

Kuvittele, että löydät Maan kokoisen planeetan asuinkelpoiselta vyöhykkeeltä, mutta sitten tajuat, että sillä ei ole magneettikenttää ja se saattaa hiljalleen menettää ilmakehänsä tähtensä aurinkotuulelle. Se on synkkä ajatus, ja se saa Maapallon suojelevan magnetosfäärin tuntumaan entistä arvokkaammalta.

Katsotaan eteenpäin

Tutkijat haluavat kaivaa syvemmälle — kirjaimellisesti kuvainnollisesti. He haluavat ymmärtää, milloin nämä Kelvin-Helmholtzin aallot syntyvät helpoimmin, miten ne kehittyvät ajan myötä, ja kuinka paljon ilmakehän menetystä ne todella aiheuttavat. Se vaatii lisää avaruusluotainmittauksia ja kehittyneitä tietokonesimulaatioita.

Hyvä uutinen? Tämä on vasta alkua. NASAn ESCAPADE-tehtävä on jo laukaistu ja jatkaa aurinkotuulen aiheuttaman ilmakehämenetyksen tutkimista. Tulevat tehtävät rakentavat sen päälle, mitä MAVEN aloitti.

Kaiken ydin

Mars menettää ilmakehänsä aalto kerrallaan. Nämä eivät ole aaltoja, jotka vyöryvät rannalle — ne ovat näkymättömiä aaltoiluja yläilmakehässä, syntyneinä aurinkotuulen jatkuvasta työntövoimasta, kuljettaen Marsin palasia avaruuteen.

Se on hidas prosessi ihmisen mittakaavassa, mutta miljardien vuosien aikana? Se muokkasi kokonaisen maailman. Ja sen ymmärtäminen, miten se tapahtui, voi auttaa meitä ymmärtämään planeettojen elinkelpoisuutta — sekä omassa aurinkokunnassamme että sen ulkopuolella.

Aika villi juttu planeetalta, joka näyttää niin rauhalliselta ja liikkumattomalta Maasta katsottuna, eikö totta?