Svaka planeta u našem Sunčevom sustavu djeluje s tokom energetskih čestica koje dolaze sa našeg Sunca. Često ih nazivaju „solarnim vjetrom“, te se čestice sastoje uglavnom od elektrona, protona i alfa čestica koje se neprestano upiru u međuzvijezdani prostor. Tamo gdje ovaj tok dođe u kontakt s magnetosferom ili atmosferom planeta, stvara područje oko sebe poznato kao "pramčani udar".
Te regije formiraju se ispred planete, usporavajući i preusmjeravajući solarni vjetar dok se kreće pored - slično kao što se voda preusmjerava oko čamca. U slučaju Marsa, ionosfera planeta pruža vodljivo okruženje potrebno za stvaranje pramčanog udara. Prema novoj studiji tima europskih znanstvenika, Marsov udar pramca se mijenja kao rezultat promjena u atmosferi planete.
Studija pod naslovom "Godišnje varijacije na mjestu udara Marsovskog luka kao što je promatrala misija Mars Express" pojavila se u časopisu Časopis Geofizička pisma: svemirska fizika, Korištenje podataka iz Mars Express orbite, znanstveni tim pokušao je istražiti kako i zašto lokacija šoka pramca varira tijekom nekoliko marsovskih godina i koji su faktori uglavnom odgovorni.
Mnogo desetljeća astronomi su bili svjesni da pramčani udarci nastaju uzvodno od planete, gdje interakcija između sunčevog vjetra i planete uzrokuje usporavanje energetskih čestica i postepeno preusmjeravanje. Tamo gdje se solarni vjetar susreće s magnetosferom ili atmosferom planeta, formira se oštra granična linija, koja se proteže oko planeta u širem luku.
Otuda potječe izraz pramčani šok, zbog svog karakterističnog oblika. U slučaju Marsa, koji nema globalno magnetsko polje i prilično tanku atmosferu za pokretanje (manje od 1% Zemljinog atmosferskog tlaka na razini mora), to je električno nabijeno područje gornje atmosfere (ionosfera) koja je odgovorna za stvaranje pramčanog šoka oko planete.
Istodobno, Mars relativno male veličine, mase i gravitacije omogućuje stvaranje produžene atmosfere (tj. Egzosfere). U ovom dijelu Marsove atmosfere plinoviti atomi i molekule bježe u svemir i izravno komuniciraju sa sunčevim vjetrom. Tijekom godina, ovu produženu atmosferu i Marsov pramčani šok primijetili su višestruke misije u orbiti, koje su otkrile varijacije na granici potonjeg.
Vjeruje se da to uzrokuje više faktora, od kojih nije najmanja udaljenost. Budući da Mars ima relativno ekscentričnu orbitu (0,0934 u odnosu na Zemljinu 0,0167), njegova udaljenost od Sunca prilično se razlikuje - kreće se od 206,7 milijuna km (128,437 milijuna milja; 1,3814 AU) u periheliju do 249,2 milijuna km (154,8457 milijuna milja; 1,6666 AU) kod afelija.
Kad se planeta bliži, povećava se dinamički pritisak solarnog vjetra na njegovu atmosferu. Međutim, ova promjena udaljenosti podudara se i s povećanjem količine dolazećeg ekstremnog ultraljubičastog (EUV) sunčevog zračenja. Kao rezultat, brzina kojom se u gornjoj atmosferi stvaraju ioni i elektroni (aka. Plazma) povećava se, uzrokujući povećani toplinski tlak koji suzbija dolazni solarni vjetar.
Novostvoreni ioni u produženoj atmosferi također se uzimaju i ubrzavaju pomoću elektromagnetskih polja koja nosi solarni vjetar. To ima za posljedicu njegovo usporavanje i uzrokuje da Mars-ov bokshok promijeni svoj položaj. Sve se to znalo dogoditi tijekom jedne marsovske godine - što je ekvivalent 686.971 zemaljskim danima ili 668.5991 marsovskih dana (sol).
Međutim, kako se ponaša u dužim vremenskim razdobljima, pitanje je na koje prethodno nije odgovoreno. Kao takav, tim europskih znanstvenika savjetovao se s podacima dobivenim od Mars Express misije tijekom petogodišnjeg razdoblja. Ove podatke uzeo je analizator svemirske plazme i elektronskih spektrometara ASPERA-3 (ASPERA-3) (ELS), koji je tim koristio za ispitivanje 11.861 pramčanog udarnog križanja.
Otkrili su da je, u prosjeku, pramčani šok bliži Marsu kada je u blizini afelija (8102 km), a dalje na periheliju (8984 km). To se pokazalo do varijacije od oko 11% tijekom marsovske godine, što je prilično u skladu s njegovom ekscentričnošću. Međutim, tim je želio vidjeti koji (ako uopšte postoji) prethodno proučeni mehanizmi uglavnom su odgovorni za ovu promjenu.
U tu svrhu, tim je smatrao razlike u gustoći sunčevog vjetra, jačini interplanetarnog magnetskog polja i sunčevom zračenju kao glavne uzroke - koji se smanjuju kako se planet udaljava od Sunca. Međutim, otkrili su da je mjesto pramčanog udara više osjetljivo na varijacije Sunčevog izlaganja ekstremnom UV zračenju, a ne na varijacije samog solarnog vjetra.
Varijacije u udaljenosti od udarca od pramca također su povezane s količinom prašine u marsovskoj atmosferi. To se povećava kako se Mars približava periheliju, uzrokujući da atmosfera apsorbira više sunčevog zračenja i zagrijava. Kao što povećana razina EUV dovodi do povećane količine plazme u ionosferi i egzosferi, povećana količina prašine djeluje kao tampon protiv sunčevog vjetra.
Kao što je u izjavi za ESA izjavio Benjamin Hall, istraživač sa Sveučilišta Lancaster u Velikoj Britaniji i vodeći autor rada:
"Prethodno je pokazano da prašinske oluje djeluju s gornjom atmosferom i ionosferom Marsa, tako da može doći do neizravnog povezivanja između olujnih prašina i pramčanog udara ... Međutim, ne donosimo daljnje zaključke o tome kako bi prašine oluje mogle izravno utjecati na mjesto marsovskog pramčanog šoka i takvu istragu prepustiti budućoj studiji. "
Na kraju, Hall i njegov tim nisu mogli izdvojiti niti jedan faktor pri rješavanju razloga zašto se Marsov udarci pramca probija u duljim vremenskim razdobljima. "Čini se vjerovatnim da niti jedan mehanizam ne može objasniti naša zapažanja, već kombinirani učinak svih njih", rekao je. "U ovom trenutku nijedan se ne može isključiti."
Gledajući unaprijed, Hall i njegovi kolege nadaju se da će buduće misije pomoći baciti dodatno svjetlo na mehanizme koji stoje iza Marsovog pomicanja zaslona. Kao što je Hall najavio, to će vjerojatno uključivati zajedničke istrage ESA-e Mars Express i Trace Plin Orbiter i NASA-e maVen misija. Čini se da rani podaci tvrtke MAVEN potvrđuju trendove koje smo otkrili. "
Iako ovo nije prva analiza koja je pokušala shvatiti kako Marsova atmosfera utječe na solarni vjetar, ova se određena analiza temeljila na podacima dobivenim u mnogo dužem vremenskom razdoblju od bilo koje prethodno studije. Na kraju, više misija koje trenutno proučavaju Mars otkrivaju mnogo o atmosferskoj dinamici ovog planeta. Planet koji za razliku od Zemlje ima vrlo slabo magnetsko polje.
Ono što naučimo u tom procesu bit će dug put prema osiguravanju da buduće istraživačke misije na Mars i druge planete sa slabim magnetskim poljem (poput Venere i Merkura) budu sigurne i učinkovite. To bi nam moglo pomoći i u stvaranju stalnih baza na tim svjetovima jednog dana!
