Ein interplanetares Wetterereignis
Die Flotte von Marsorbitalen der Europäischen Weltraumorganisation erfasste beispiellose wissenschaftliche Daten, während ein massiver solarer Supersturm den Roten Planeten traf und die Elektronik des Raumschiffs zum Fehlzünden brachte und die obere Atmosphäre des Mars dramatisch veränderte. Die Beobachtungen bieten das bislang detaillierteste Bild davon, wie extreme Weltraum-Wetter einen Planeten mit minimalem Magnetfeldschutz beeinflusst.
Der Supersturm, klassifiziert als extremes solares energiereiches Partikelereignis, stammte aus einer Serie mächtiger Sonneneruptionen und koronaler Massenauswürfe, die auf Mars gerichtet waren. Im Gegensatz zur Erde, die durch ein robustes globales Magnetfeld geschützt ist, das die meisten Sonnenpartikel ablenkt, verlor Mars sein globales Magnetfeld vor Milliarden von Jahren und vertraut nur auf lokalisierte Krustenmagnete für teilweisen Schutz.
Raumschiffe unter Beschuss
Als die energiereichen Partikel des Sturms Mars erreichten, erlebten die Mars Express und Trace Gas Orbiter der ESA beide operative Anomalien. Die elektronischen Systeme des Raumschiffs registrierten erhöhte Fehlerquoten, da hochenergetische Protonen die Abschirmung durchdrangen und Einzelereignisausfälle in empfindlichen Elektroniken verursachten, vorübergehende Bitumbrüche im Computerspeicher, die durch Strahlungsauswirkungen verursacht wurden.
Diese Störungen waren zwar nicht gefährlich für das Raumschiff, lieferten aber wertvolle Daten über die Strahlungsumgebung, der sich zukünftige bemannte Missionen zum Mars ausgesetzt müssen. Die Intensität des Partikelbeschusses überstieg die Entwurfsparameter, die für einige Raumschiffkomponenten verwendet wurden, und unterstreicht die Bedeutung einer robusten Strahlungsverhärtung für Mars-gebundene Hardware.
Missionsleiter des Europäischen Weltraum-Betriebszentrums der ESA überwachten das Raumschiff während des gesamten Ereignisses und berichteten, dass alle Instrumente trotz der erhöhten Strahlungspegel weiterhin innerhalb akzeptabler Parameter funktionierten. Die Stürme lösten mehrere automatisierte Safe-Mode-Einträge in einzelnen Instrumenten aus, die durch bodengestützte Neustarts behoben wurden.
Atmosphärische Umwandlung
Die dramatischsten Auswirkungen wurden in der oberen Atmosphäre des Mars beobachtet. Die umlaufenden Instrumente erfassten eine schnelle und erhebliche Ausdehnung der Marsionosphäre, da Sonnenpartikel Energie in atmosphärische Gase ablagerten. Die Ionosphäre, die elektrisch geladene obere Schicht der Atmosphäre, heizte sich dramatisch auf und dehnte sich aus, wobei ihre obere Grenze innerhalb weniger Stunden nach der Ankunft des Sturms um Dutzende von Kilometern anstieg.
Die erhöhte Ionisierung veränderte auch die atmosphärische Chemie, wobei der Abbau von Molekülen in der oberen Atmosphäre Sekundärpartikel und Emissionen erzeugte, die die Spektrometer der Orbitale erkennen und charakterisieren konnten. Diese Beobachtungen helfen Wissenschaftlern, den langfristigen Prozess zu verstehen, durch den die Sonnenaktivität die Atmosphäre des Mars abbaut, ein Mechanismus, der seit Milliarden von Jahren wirkt und von dem angenommen wird, dass er der Hauptgrund dafür ist, dass sich Mars von einer warmen, nassen Welt zu dem kalten, trockenen Planeten entwickelt hat, den wir heute sehen.
Auswirkungen auf bemannte Missionen
Die während des Supersturms gesammelten Daten sind direkt relevant für die Planung bemannter Marsmissionen. Astronauten auf der Marsoberfläche oder im Transit zwischen Erde und Mars würden während solcher Ereignisse gefährlichen Strahlungspegeln ausgesetzt sein. Die Messungen von ESAs Orbitalen helfen dabei, Strahlungsexplosionsmodelle zu verfeinern und das Design von Raumschiff- und Oberflächenlebensraum-Abschirmsystemen zu informieren.
Während desselben Sonnensturms wirkte sich das Ereignis auch auf die Erde aus, wo es mit spektakulären Aurora-Anzeigen auf ungewöhnlich niedrigen Breitengraden verbunden war. Das Magnetfeld der Erde lenkte jedoch die gefährlichsten Partikel ab und bot Schutz, den Mars nicht bieten kann. Dieser Kontrast unterstreicht die grundlegende Herausforderung des Betriebs auf einem Planeten ohne Magnetfeldschutz.
Aktuelle Missionsarchitekturen für bemannte Marsmissionen umfassen in der Regel Strahlungssturmshelter, schwer abgeschirmte Abteile, in die sich die Besatzungsmitglieder während solarer Partikelereignisse zurückziehen können. Die ESA-Beobachtungen helfen dabei zu bestimmen, ob die Abschirmspezifikationen in diesen Designs für die extremsten Ereignisse ausreichend sind.
Wissenschaftliche Ernte
Jenseits der praktischen Implikationen für die Erforschung lieferten die Sturm-Beobachtungen eine Fülle grundlegender wissenschaftlicher Daten. Die gleichzeitigen Messungen von mehreren umlaufenden Plattformen ermöglichten es Forschern, ein dreidimensionales Bild zu konstruieren, wie der Sturm mit der Atmosphäre des Mars und den verbleibenden Krustenmagneten wechselwirkte.
Bereiche der Marsoberfläche, in denen Krustenmagnete am stärksten sind, zeigten messbar unterschiedliche atmosphärische Reaktionen im Vergleich zu unmagnetisierten Regionen und bestätigen theoretische Vorhersagen über die Schutzrolle auch nur lokalisierter Magnetfelder. Diese Erkenntnisse haben Auswirkungen auf das Verständnis der Bewohnbarkeit von Exoplaneten, die aktive Sterne umkreisen, wobei die Stärke des Magnetfelds ein kritischer Faktor für die Atmosphärenretention sein kann.
Das ESA-Team hat damit begonnen, seine Ergebnisse zu veröffentlichen, und hat die Rohdaten der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft zugänglich gemacht, was Forschern weltweit ermöglicht, den umfassendsten Datensatz zu analysieren, der je über die Wechselwirkung eines großen Sonnensturms mit Mars gesammelt wurde.
Dieser Artikel basiert auf Berichten von Universe Today. Lesen Sie den Originalartikel.
