Na Marsie pojawiają się zorze mimo braku pola magnetycznego. Już wiadomo dlaczego

Ziemskie zorze polarne to przepiękne zjawisko. Nasza planeta nie jest jednak jedynym miejscem w Układzie Słonecznym, gdzie zorze polarne występują. Taką atmosferyczną poświatę dotychczas dostrzeżono nie dość, że w przypadku każdej planety Układu Słonecznego za wyjątkiem Merkurego, to także na niektórych księżycach Jowisza, a nawet na komecie.

Jasne, zórz polarnych niektórych obiektów nie moglibyśmy zobaczyć gołym okiem, gdyż nie wszędzie ich poświata jest poświatą w zakresie światła widzialnego, ale nie zmienia to faktu że mowa o zorzach polarnych. Zorze polarne pojawiają się nawet w atmosferze… Marsa, mimo że ten nie posiada pola magnetycznego. Tymczasem pole magnetyczne odgrywa kluczową rolę w postawaniu zórz na innych obiektach. Dlaczego zatem do zjawiska zórz polarnych dochodzi na Czerwonej Planecie? W końcu wiadomo.

Zorze polarne – skąd się biorą?

Nie ma wątpliwości co do tego, jak zorze polarne powstają na Ziemi. Te pojawiają się, gdy cząstki wiatru słonecznego zderzają się z magnetosferą Ziemi, a następnie są przyspieszane wzdłuż linii pola magnetycznego w kierunku dużych szerokości geograficznych, gdzie opadają do wyższych warstw atmosfery. Tam wchodzą w interakcje z cząstkami atmosferycznymi, tworząc migoczące światła, które tańczą na niebie.

Dowody wskazują na to, że zorze w podobny sposób powstają na innych planetach Układu Słonecznego. Na przykład potężne, trwał zorze polarne Jowisza są podtrzymywane przez jego wielkie i złożone pole magnetyczne.

Rozwiązanie zagadki marsjańskich zórz

To, że Mars nie posiada globalnego pola magnetycznego, nie oznacza, że nie wykazuje on żadnych oznak magnetyzmu. Obszary lokalnego pola magnetycznego wyrastają z niektórych regionów skorupy Czerwonej Planety, szczególnie na półkuli południowej. Najnowsze badania potwierdziły, że te małe, lokalne pola magnetyczne wchodzą w interakcje z wiatrem słonecznym w interesujący sposób, tworząc na Marsie ultrafioletowe zorze.

„Mamy pierwsze szczegółowe badanie poświęcone temu, w jaki sposób warunki wiatru słonecznego wpływają na zorze polarne na Marsie.”, powiedział fizyk i astronom Zachary Girazian z University of Iowa. „Naszym głównym odkryciem jest to, że wewnątrz regionu silnego pola skorupy częstość występowania zórz zależy głównie od orientacji pola magnetycznego wiatru słonecznego, podczas gdy poza rejonem silnego pola skorupy częstość ich występowania zależy głównie od dynamicznego ciśnienia wiatru słonecznego.”

Marsjańskie zorze bez tajemnic

Jak wiadomo, pole magnetyczne Marsa zniknęło dość wcześnie w historii tej planety, pozostawiając jedynie plamy magnetyzmu zachowane w namagnetyzowanych minerałach jej skorupy. Nocne zdjęcia Marsa wykonane w zakresie ultrafioletu pokazują, że jego zorze mają tendencję do tworzenia się w pobliżu tych plam. Ma to sens, skoro linie pola magnetycznego są wymagane do przyspieszenia cząstek.

Uczeni z University of Iowa przyjrzeli się między innymi temu, jak na zorze polarne na Marsie wpływają same warunki wiatru słonecznego. Przeanalizowani oni dane z sondy MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), która obrazuje Marsa w ultrafiolecie od 2014 roku. Jest ona również wyposażona w instrument o nazwie Solar Wind Ion Analyzer, który, jak wskazuje nazwa, analizuje wiatr słoneczny.

Zorze polarne dostrzeżone w ultrafiolecie przez sondę MAVEN w 2017 roku. | Źródło: NASA

W ramach swoich wysiłków badacze porównali dane dotyczące dynamicznego ciśnienia wiatru słonecznego, a także siły i kąta międzyplanetarnego pola magnetycznego z ultrafioletowymi danymi o marsjańskich zorzach. W ten sposób odkryli, że poza regionami pola magnetycznego skorupy dynamiczne ciśnienie wiatru słonecznego odkrywa znaczącą rolę w częstotliwości występowania zórz polarnych. Z drugiej strony ciśnienie to zdaje się w niewielkim stopniu wpływać na jasność zórz. To sugeruje, że kosmiczne zdarzenia pogodowe takie jak koronalne wyrzuty masy, powiązane z wyższym ciśnieniem wiatru słonecznego, mogą wyzwalać marsjańskie zorze.

Wewnątrz obszarów pola magnetycznego skorupy Marsa w powstawaniu zórz znaczącą rolę zdają się odgrywać orientacja pola magnetycznego i wiatru słonecznego. W przypadku pewnych orirntacji wiatr słoneczny zdaje się sprzyjać łączeniu się linii pola magnetycznego i przyspieszaniu cząstek niezbędnego do powstawania ultrafioletowej poświaty.

Jak widać, nowe badania ujawniły mnóstwo informacji o tym, jak zorze polarne generowane są na planecie pozbawionej globalnego pola magnetycznego. Ciekawe, jakie zastosowania informacje te znajdą w przyszłości.

Źródło: University of Iowa, fot. tyt. NASA