Atmosfera Marsa pod wieloma względami bardzo różni się od atmosfery Ziemi. Podczas gdy ciśnienie atmosferyczne na powierzchni naszej planety wynosi ok. 1000 hPa, na Marsie wynosi ono zaledwie 7 hPa. Mamy tam zatem do czynienia ze znacznie rzadszą atmosferą. Mimo tego kilka dni przed końcem 2022 roku objętość atmosfery Czerwonej Planety znacząco wzrosła. Jej średnica wzrosła trzykrotnie, wywołując zdumienie wśród naukowców. Szczegółowa analiza otoczenia Marsa pozwoliła jednak ustalić przyczyny takiego nietypowego zachowania. Za zdarzenie odpowiedzialna okazała się swoista przerwa w stałym strumieniu wiatru wysokoenergetycznych cząstek emitowanego przez Słońca.
Czytaj także: Dlaczego atmosfera Marsa “uciekła”?
Sonda MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) krąży wokół Marsa już od 2014 roku. Głównym jej zadaniem jest monitorowanie atmosfery i rzadkich gazów występujących na powierzchni planety. Naukowcy przygotowujący misję mieli nadzieję, że za jej pomocą m.in. uda im się odkryć źródła metanu pojawiającego się od czasu do czasu na powierzchni planety, co miałoby wskazywać na występowanie na Marsie mikroorganizmów wytwarzających metan. 26 grudnia 2022 roku jednak sonda skupiła się na czymś zupełnie innym. Magnetosfera planety zaczęła dosłownie pęcznieć, zwiększając swoją średnicę o tysiące kilometrów. To z kolei sprawiło, że także i rzadka atmosfera Marsa rozszerzyła się i zajęła dodatkową przestrzeń wokół planety.
Analiza danych zarejestrowanych przez sondę tego dnia wykazała, że nietypowe zachowanie magnetosfery i atmosfery zbiegło się w czasie z niemal stukrotnym spadkiem liczby cząstek wiatru słonecznego uderzających w detektory zainstalowane na pokładzie sondy. Natychmiast naukowcy uznali, że jedno wydarzenie musi być związane z drugim, bowiem obydwa były zupełnie niespotykane.
Tutaj należy podkreślić, że tego typu “dziury” czy “luki” w strumieniu wiatru słonecznego nie są codziennością i obserwowane są niezwykle rzadko. Na co dzień stały strumień wiatru słonecznego bezustannie wywiera nacisk na atmosfery tak Marsa, jak i wszystkich innych planet Układu Słonecznego. To zresztą właśnie wiatr słoneczny i brak silnego pola magnetycznego paradoksalnie odpowiada za powolne odzieranie Marsa z jego atmosfery. Cząsteczki wiatru słonecznego uderzające bezpośrednio w górne warstwy atmosfery prowadzą bowiem do jej powolnej erozji.
Czytaj także: Dlaczego Mars tak szybko traci atmosferę?
Kiedy jednak — tak jak w grudniu 2022 roku — nagle zabraknie wiatru słonecznego, znika nacisk na atmosferę z jego strony, to zarówno magnetosfera, jak i atmosfera zaczynają natychmiast zajmować nową przestrzeń wokół planety. Gdy natomiast luka się zamknęła i strumień wiatru słonecznego powrócił, zarówno magnetosfera, jak i atmosfera planety powróciły do stanu pierwotnego.
Ziemia także doświadczyła podobnej luki ponad dwie dekady temu
W 1999 roku podobne zdarzenie zarejestrowano na Ziemi. Oto w dniach 10-12 maja ilość wiatru słonecznego docierającego do Ziemi spadła niemal do zera. W efekcie atmosfera naszej planety rozrosła się niemal stukrotnie. Tak samo jak w przypadku Marsa, gdy 12 maja powrócił normalny strumień wiatru słonecznego, atmosfera powróciła do swojej wcześniejszej objętości. Na szczęście, zdarzenie to nie spowodowało jakichkolwiek szkód na powierzchni naszej planety.
Naukowcy zwracają uwagę, że owe przerwy w wietrze słonecznym nie są wynikiem “przerwy w pracy Słońca”. Po prostu cząstki wiatru słonecznego, w zależności od aktywności przemierzają przestrzeń międzyplanetarną z różną prędkością. Jeżeli zatem mamy strumień przemieszczający się z jedną prędkością, a następnie Słońce wyemituje cząstki przemieszczające się szybciej, to może dojść do sytuacji, w której w otoczeniu Ziemi czy Marsa jedne cząstki dogonią akurat wcześniejsze. Jeżeli po wyemitowaniu szybszych cząstek, prędkość strumienia ponownie spadnie, może pojawić się swoista luka, w której żadnych cząstek wiatru słonecznego nie ma. Takie sytuacje często związane są z pojawieniem się na Słońcu dziur koronalnych, czyli szczelin w atmosferze gwiazdy, które charakteryzują się słabszym polem magnetycznym niż reszta Słońca. Skoro pole magnetyczne jest słabsze, to i uciekające ze Słońca cząstki mogą uciekać szybciej. Gdy wraca pole magnetyczne, prędkość cząstek wiatru słonecznego spada, a pomiędzy nimi, a wcześniej wyemitowanymi szybszymi cząstkami powstaje luka. Zważając na fakt, że Słońce aktualnie zbliża się do maksimum swojej aktywności, dziur koronalnych może być w najbliższym czasie całkiem sporo, a zatem ryzyko wystąpienia dziury w strumieniu wiatru słonecznego znacząco rośnie.