Marsilaisrevontulia

Hahmotelma revontulista Marsissa
21 Helmikuu 2006

Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotaimen hiukkasinstrumentti ASPERA on havainnut revontulia Maassa synnyttäviä ilmiöitä Marsissa magneettisten alueiden yläpuolella. Marsin mahdolliset revontulet eivät ole aivan yhtä huikaisevia, eivätkä välttämättä edes samanlaisia kuin maapallolla, mutta tutkijoille ne kertovat muun muassa siitä, miksi Marsin aikaisemmin paksu kaasukehä on hiipunut avaruuteen.

Maapallon lisäksi revontulia on havaittu toistaiseksi Jupiterissa, Saturnuksessa, Uranuksessa ja Neptunuksessa, missä kaikkialla revontulet syntyvät samaan tapaan. Planeetan magneettikenttä ohjaa varattuja hiukkasia kohti napaseutuja, missä hiukkaset törmäävät kaasukehän molekyyleihin ja saavat aikaan hohtavaa valoa. Revontulimyrskyn aikana magneettikenttä kiihdyttää hiukkasia vielä suurempaan nopeuteen, jolloin kaasukehään saapuessa niiden hidastuvuus on suurempi, mikä johtaa kirkkaampiin ja runsasvärisempiin revontuliin.

Marsilla ei ole voimakasta magneettikenttää ympärillään, joten sillä ei ole oletettu olevan revontulia. Vuonna 1998 Marsilta löydettiin kuitenkin sen kuoreen sitoutuneita magneettisia poikkeamia, jotka todennäköisesti ovat jäänteitä planeetalla aikanaan olleesta voimakkaammasta magneettikentästä. Nämä saivat jotkut tutkijat jo arvelemaan, että Marsissakin voisi olla revontulia. Ne voisivat olla voimakkuudeltaan jopa samaa tasoa kuin kohtalaisen voimakkaat revontulet Maan taivaalla.

Mars Express -luotaimen ASPERA-3 -instrumentin havaintojen perusteella on saatu nyt todisteita siitä, että magneettipoikkeama-alueiden yläpuolella tapahtuu revontulimyrskyissä olevaa hiukkasten kiihdytystä. Kiihdytys tapahtuu lisäksi lähes samaan tapaan kuin Maan magneettikentässä, mutta Maasta poiketen ainoastaan vain Marsin keskiyön aikaan.

Marsin yöpuolen yläilmakehän tarkkaa koostumusta ei tunneta, joten revontulien väriä ja muuta visuaalista ilmettä ei osata vielä sanoa. Arvioiden mukaan ne voisivat kuitenkin olla samankaltaisia kuin Maassa näkyvät tavalliset hapen emissioviivasta johtuvat vihersävyiset revontulet.

Maasta katsottuna Marsista on näkyvissä aina vain päivänvalossa oleva puoli, koska Maa kiertää lähempänä Aurinkoa kuin Mars, eikä Marsia kiertävillä satelliiteilla ole yleensä tehty kamerahavaintoja pimeällä yöpuolella. Sen sijaan Mars Expressin SPICAM-spektrometrillä havaittiin vuonna 2004 valoa magneettisten häiriöalueiden yläpuolelta, ja sen oletettiin johtuvan energeettisten hiukkasten osumisesta kaasukehään.

Aurora
Revontulet Maan taivaalla

Revontulien lisäksi tutkijoita kiinnostaa magneettisesti poikkeavien alueiden päällä tapahtuvat muut ilmiöt, ennen kaikkea se, miten kaasukehän yläosat ja Auringosta virtaavat varatut hiukkaset käyttäytyvät keskenään. Marsilla on ollut todennäköisesti aikanaan neljä miljardia vuotta sitten paksumpi kaasukehä ja samoin voimakkaampi magneettikenttä, mutta ajan myös magneettikenttä on hiipunut ja samalla sen kaasukehää suojaava vaikutus on vähennyt, minkä seurauksena suuri osa kaasukehästä on karannut avaruuteen.

Maan yläilmakehän ja aurinkotuulen välisessä hiukkasten ja energian vaihdossa pakenee Maan ilmakehästä ainetta avaruuteen arvioiden mukaan ainakin kaksi kiloa sekunnissa. Marsissa planeetan lähes olemattomasta magneettikentästä johtuen vuorovaikutusprosessi on toisenlainen: siellä aurinkotuuli pyyhkii ilmakehää mukaansa paljon suoremmin.

ASPERA-3:n Marsissa nyt tekemät havainnot ovat ensimmäiset, joissa revontuliprosessia on onnistuttu tutkimaan tämän kentän heikkojen jäänteiden yläpuolella. Niiden perusteella voidaan ymmärtää paremmin miten revontuliprosessit vaikuttavat muillakin planeetoilla – siis myös maapallolla – ja mikä on magneettikentän osuus planeettojen kaasukehien kehityksessä. Mikäli Maan magneettikenttä heikkenisi voimakkaasti, voisi täälläkin käydä samoin kuin punaisella planeetalla, eli suuri osa ilmakehästä ja pinnalla olevasta vedestä voisi hajota höyrystyttyään Auringon valon vaikutuksesta atomeiksi, jotka katoaisivat lopulta aurinkotuulen mukana avaruuteen mahdollisesti juuri nyt havaitun kaltaisen kiihdytysmekanismin seurauksena.

Piirroskuva Aspera-3 -hiukkashavaintolaitteesta

Marsin magneettisten poikkeama-alueiden päällä olevasta plasma-aktiivisuudesta kertova artikkeli julkaistiin viime perjantaina (17.2.2006) ilmestyneessä Science-lehdessä ja artikkelin tekijöiden joukossa on myös tutkijoita Ilmatieteen laitoksesta. Tutkija Esa Kallio ja professori Hannu Koskinen ovat mukana ASPERA-3 -mittalaitteen kansainvälisessä tutkijaryhmässä.

Ilmatieteen laitos on osallistunut yhteistyössä Ruotsin avaruusfysiikan instituutin kanssa kaikkien ASPERA-sarjan mittalaitteiden valmistamiseen alkaen 1980-luvun lopulla olleesta Neuvostoliiton Marsiin suuntautuneesta Phobos-lennosta, jolla oli mukana ASPERA-1, päätyen nyt syksyllä 2005 kohti Venusta ESAn Venus Express-luotaimessa lähetettyyn ASPERA-4-laitteeseen.

Lisätietoja:

Professori Rickard Lundin, Ruotsin avaruusfysiikkainstituutti (IRF)
Puh. +46 90 786 9205
Sähköposti: rickard.lundin @ irf.se

Tutkija Esa Kallio, Ilmatieteen laitos
Puh. 09-192 94636
Sähköposti: esa.kallio @ fmi.fi

Professori Hannu Koskinen, Ilmatieteen laitos
Puh. 050 523 1738
Sähköposti: hannu.koskinen @ fmi.fi

Mars Express -projektin tiedejohtaja Agustin Chicarro, ESA
Sähköposti: agustin.chicarro @ esa.int

Mars Express -projektin päällikkö Fred Jansen, ESA
Sähköposti: fjansen @ rssd.esa.int

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.