Svenskar mäter hur Mars tappar atmosfär

Det svenska instrumentet ASPERA-3 på Mars Express har sett hur vågor i solvinden sliter bort Mars atmosfär.
29 mars 2010

Mars tunna atmosfär blir allt tunnare. Det har forskarna vetat ganska länge. Vilka processer som driver denna utveckling har inte varit lika känt. Nu har det svenska instrumentet ASPERA-3 spårat interaktioner i Mars atmosfär som kan förklara en process som leder till att Mars förlorar atmosfärsgaser.

Mars har idag en tunn atmosfär som huvudsakligen består av koldioxid. Atmosfärstrycket vid ytan är mindre än en procent av motsvarande på jorden. Det finns också mycket tydliga skillnader mellan Mars å ena sidan och jorden och Venus å den andra när det gäller mängden av de ämnen som bygger upp atmosfären. Venus har en enormt tjock koldioxidatmosfär medan jorden har nästan all sin koldioxid bunden i berggrunden i form av karbonater. Mars har varken eller. Alla teorier om hur Mars bildades säger att det borde finnas mer koldioxid. På liknande sätt är det med kväve och syre. Vart har atmosfären tagit vägen?

Bara en promille kvar

The solar wind over a solar cycle
Solen sänder ut solvindar med olika hastighet. När de krockar uppstår chockvågor i solvinden.

Flera olika indirekta metoder pekar mot att Mars ursprungligen haft en atmosfär på 5–10 bar, vilket är ungefär tusen gånger mer än idag. Astronomerna räknar med att det bombardemang som följde på solsystemets bildande drev bort 99 procent av Mars atmosfär.

Men då borde Mars idag ha en tio gånger så tjock atmosfär som den faktiskt har, om samma processer verkat med samma hastighet som på jorden. Det skulle fortfarande ge Mars en väldigt tunn atmosfär, men det vore ändå en stor skillnad mot vad som faktiskt är fallet.

Plasmakrockar träffar planeterna

ASPERA-3 är byggt av IRF i samarbete med 15 forskargrupper i tio andra länder, bland annat Finland, Tyskland, Frankrike, Italien, Schweiz, Irland och USA.

Uppenbarligen har andra processer fortsatt att tunna ut den marsianska atmosfären. En ny studie visar nu att tryckpulser i solvinden är en av bovarna i dramat.

Forskare Niklas Edberg och Hans Nilsson vid Institutet för rymdfysik, IRF, i Uppsala och Kiruna har tillsammans med kollegor använt satellitdata för att visa att utflödet av partiklar från Mars inte är en konstant process utan snarare sker ojämnt och i samband med att sjok av sammanpressad solvind träffar planeten. Sådana sjok bildas när solen solvind med olika hastighet krockar med varandra.

Solen skickar ut plasma med olika höga hastigheter. Exempelvis är de partiklar som kommer från solens polområden snabbare än de som kommer från mer ekvatoriella regioner. När det snabba plasmat hinner ifatt en region med långsamt plasma bildas något som liknar en tryckvåg i rymden.

– Den här tryckpulsen färdas utåt i solsystemet samtidigt som den roterar runt solen med solens rotationshastighet. Förr eller senare träffar den planeterna, berättar Niklas Edberg.

Särskilt uppmärksammad artikel

Forskarna kan observera tryckpulserna vid jorden med satelliten ACE. Edberg och hans kollegor har identifierat 41 sådana pulser när de träffat jorden. Vid Mars kan de observeras med ESA-satelliten Mars Express, som sett 36 sådana pulser träffa Mars. Med hjälp av det svenska instrumentet ASPERA-3 ombord på Mars Express har forskarna mätt upp att Mars förlorar mer än dubbelt så mycket atmosfär än under normalt rymdväder.

Resultaten publicerades i tidskriften Geophysical Research Letters, som valde att särskilt uppmärksamma den. Förutom Niklas Edberg och Hans Nilsson bidrog Stas Barabash och Yoshifumi Futaana vid IRF i Kiruna till artikeln. IRF har huvudansvaret för ASPERA-3, som mäter antalet elektriskt laddade partiklar som flödar bort ifrån Mars samtidigt som det kan bestämma partiklarnas massa.

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