Im Dezember 2022 beobachtete die NASA-Mission MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) das dramatische und unerwartete „Verschwinden“ eines Stroms geladener Teilchen, der ständig von der Sonne ausgeht und als Sonnenwind bekannt ist. Dies wurde durch ein besonderes Sonnenereignis verursacht, das so mächtig war, dass es auf seinem Weg durch das Sonnensystem eine Lücke hinterließ.
Aufgrund dieses Ereignisses zeigten Messungen von MAVEN am Mars, dass die Anzahl der Teilchen, aus denen der Sonnenwind besteht, deutlich zurückging. Ohne den Druck des Sonnenwinds dehnten sich die Marsatmosphäre und die Magnetosphäre um Tausende von Kilometern aus. MAVEN ist derzeit das einzige Gerät auf dem Mars, das gleichzeitig sowohl die Aktivität der Sonne als auch die Reaktion der Marsatmosphäre auf diese Sonneneinflüsse beobachten kann.
„Als wir die Daten zum ersten Mal sahen und wie dramatisch der Rückgang des Sonnenwinds war, war es fast unglaublich“, sagte Jasper Halekas, Professor an der University of Iowa und Hauptautor einer neuen Studie zu diesem Ereignis. „Wir haben eine Arbeitsgruppe gebildet, um das Ereignis zu untersuchen, und wir haben festgestellt, dass dieser Zeitraum reich an unglaublichen Erkenntnissen ist.“
Der Mars ist wie alle Planeten unseres Sonnensystems ständig vom Sonnenwind umgeben. Der Sonnenwind übt Druck auf die Magnetosphäre und Ionosphäre des Mars aus und treibt einen Großteil der Entweichung der Atmosphäre voran. Das Sonnenereignis im Dezember 2022 wurde durch einen sich schneller bewegenden Sonnenwind verursacht, der den langsameren Sonnenwind überholte, der wie ein Besen wirkte und die beiden Regionen zusammenfegte und zusammendrückte.
Diese Wechselwirkung, Strominteraktionsregion genannt, hinterließ eine seltene Lücke mit Sonnenwind extrem geringer Dichte, die von MAVEN beobachtet wurde. Dieses „Verschwinden“ des Sonnenwinds führte zu einigen unglaublichen Wechselwirkungen innerhalb der Magnetosphäre und Ionosphäre des Mars.
Als die Dichte des Sonnenwinds um den Faktor 100 abnahm, verringerte sich der Druck und die Magnetosphäre und Ionosphäre des Planeten konnten sich um Tausende von Kilometern ausdehnen – mehr als das Dreifache der typischen Größe – und veränderten ihren Charakter dramatisch. Das Magnetfeld der Sonne, das typischerweise in der Ionosphäre des Mars verankert ist, wurde nach außen gedrückt, wodurch die Ionosphäre von einem magnetisierten in einen nichtmagnetisierten Zustand umgewandelt wurde.
Gleichzeitig wurde die Schicht zwischen Sonnenwind und Magnetosphäre ungewöhnlich elektromagnetisch ruhig. MAVENs Beobachtungen dieses dramatischen Ereignisses und der anschließenden Transformation und Erweiterung des gesamten Systems sind wichtig, um die Physik besser zu verstehen, die den Atmosphären- und Wasserverlust auf dem Mars antreibt.
„Wir können wirklich sehen, wie der Mars reagiert, wenn der Sonnenwind effektiv entfernt wird“, fügte Halekas hinzu. „Es ist eine großartige Ausreißerstudie darüber, wie der Mars aussehen würde, wenn er einen weniger ‚windigen‘ Stern umkreisen würde.“
Erfahren Sie mehr über das „Verschwinden“ des Sonnenwinds auf dem Mars, das MAVEN beobachtete – ein Ereignis, das zuletzt vor fast einem Vierteljahrhundert auf der Erde beobachtet wurde.Quelle: Goddard Space Flight Center der NASA
Das Verschwinden von Sonnenwindereignissen dieser Größenordnung ist äußerst selten und entsteht zu einer Zeit zunehmender Sonnenaktivität. Daher hatte die MAVEN-Mission zum ersten Mal die Gelegenheit, ein solches Phänomen zu beobachten. Während auch andere Raumsonden auf Mars und Erde Aspekte dieses Ereignisses beobachteten, war nur MAVEN in der Lage, gleichzeitig Messungen sowohl der Sonne als auch der Reaktion der Marsatmosphäre darauf durchzuführen.
„Die Beobachtung extremer Bedingungen ist immer wissenschaftlich von unschätzbarem Wert“, sagte Shannon Curry, Hauptforscherin für MAVEN an der University of California in Berkeley. „MAVEN wurde entwickelt, um diese Art von Wechselwirkungen zwischen der Sonne und der Marsatmosphäre zu beobachten, und die Raumsonde lieferte während dieses wirklich anomalen Sonnenereignisses außergewöhnliche Daten.“
Während sich die Sonne dem Sonnenmaximum nähert, dem Höhepunkt ihres 11-jährigen Aktivitätszyklus, könnte die MAVEN-Mission einen noch größeren Einfluss auf unser Verständnis extremer Sonnenereignisse haben.
„Das zeigt wirklich die abteilungsübergreifende Rolle, die MAVEN auf dem Mars spielt“, sagte Gina DiBraccio, stellvertretende Hauptforscherin von MAVEN und stellvertretende Direktorin der Heliophysics Science Division am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. „MAVEN beobachtet nicht nur die Dynamik der Marsatmosphäre, sondern überwacht auch die Sonneneinstrahlung, um unser Verständnis der Sonne zu verbessern.“
Die Studie wird auf der American Geophysical Union Herbst vorgestellt Treffen in San Francisco.