Efekt Zwan-Wolfa na Marsie. Niewidzialna siła wyciska atmosferę Czerwonej Planety jak pastę do zębów
Naukowcy odkryli na Marsie zjawisko, które dotąd uznawali za niemożliwe. Efekt Zwan-Wolfa, znany z Ziemi, wyciska gazy z górnych warstw atmosfery Czerwonej Planety. Odkrycie może zmienić nasze rozumienie pogody kosmicznej w całym Układzie Słonecznym.
Wyobraź sobie, że bierzesz tubkę pasty do zębów i ściskasz ją z obu stron. Pasta wylewa się wąską strużką. Coś bardzo podobnego dzieje się tuż nad powierzchnią Marsa — tyle że zamiast pasty mamy plazmę, a zamiast palców — niewidzialne pole magnetyczne. Problem w tym, że według dotychczasowej wiedzy takie zjawisko w ogóle nie powinno tam występować.
A jednak występuje. I to jak.
Niewidzialny efekt, który ściska atmosferę
→ Czytaj też: Czy NASA znalazła już życie na Marsie? Naukowcy: byliśmy zbyt ostrożni
Zjawisko, o którym mowa, to efekt Zwan-Wolfa. Po raz pierwszy zaobserwowano go na Ziemi w 1976 roku. Polega na tym, że naładowane cząstki są „wyciskane” wzdłuż struktur magnetycznych zwanych rurkami strumienia — jak tłumaczą przedstawiciele NASA w oficjalnym oświadczeniu. Na Ziemi dzieje się to dziesiątki tysięcy kilometrów nad powierzchnią, w obrębie magnetosfery generowanej przez ruch ciekłego jądra naszej planety.
Podobne procesy mogą zachodzić na Jowiszu i Saturnie. Eksperci od dawna zakładali jednak, że na Marsie efekt Zwan-Wolfa jest niemożliwy. Powód? Jądro Czerwonej Planety od dłuższego czasu jest stałe, nie generuje więc globalnego pola magnetycznego. To właśnie dlatego Mars ma tak cienką atmosferę — bez magnetycznej tarczy większość gazów została zerwana przez wiatr słoneczny.
Niespodzianka w danych MAVEN
→ Czytaj też: Sonda NASA przeleciała 2800 mil nad Marsem. Zobacz, co nagrała
Przełom nastąpił, gdy naukowcy przeanalizowali dane z sondy MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), która krąży wokół Marsa od 2014 roku. W grudniu 2023 roku potężny koronalny wyrzut masy (CME) uderzył w Czerwoną Planetę, tymczasowo zaburzając resztki jej górnej atmosfery. Wtedy pojawiły się tajemnicze „wiggles” — fluktuacje, które można było wyjaśnić tylko efektem Zwan-Wolfa.
„Gdy badałem dane, nagle zauważyłem bardzo interesujące drgania” — mówi Christopher Fowler, planetolog z West Virginia University i główny autor badania opublikowanego 18 maja w czasopiśmie Nature Communications. „Nigdy bym nie zgadł, że to ten efekt” — dodaje.
Różnica w stosunku do Ziemi jest fundamentalna. Na Marsie efekt Zwan-Wolfa nie występuje w magnetosferze, ale w jonosferze — górnej warstwie atmosfery wypełnionej zjonizowanym gazem (plazmą) — na wysokości około 200 kilometrów nad powierzchnią.
Lokalne pole magnetyczne wystarczy
Skoro Mars nie ma globalnej magnetosfery, skąd bierze się siła zdolna wyciskać plazmę? Odpowiedź kryje się w lokalnym polu magnetycznym, które powstaje na granicy, gdzie wiatr słoneczny zderza się z plazmą jonosferyczną. To wystarczy, by uruchomić efekt Zwan-Wolfa.
Co więcej, badacze podejrzewają, że zjawisko to zachodzi na Marsie cały czas — dotąd go nie zauważaliśmy, bo promieniowanie z CME uwydatniło jego skutki. „Nikt nie spodziewał się, że ten efekt może w ogóle występować w atmosferze” — komentuje Fowler. „To czyni odkrycie jeszcze bardziej ekscytującym”.
Konsekwencje dla przyszłych misji
Odkrycie ma bezpośrednie przełożenie dla planowania misji na Marsa. Zmiany w jonosferze wpływają na działanie orbitujących statków kosmicznych, sprzętu komunikacyjnego oraz poziom promieniowania docierającego do powierzchni planety. Shannon Curry, badaczka z Laboratory for Atmospheric Space Physics na University of Colorado Boulder i główna badaczka misji MAVEN, podkreśla: „Zrozumienie, jak pogoda kosmiczna oddziałuje z Marsem, jest kluczowe”.
Teraz, gdy wiemy, że efekt Zwan-Wolfa może występować w atmosferach planet, naukowcy spodziewają się go również na innych światach — na przykład na Wenus czy na Tytanie, największym księżycu Saturna. To otwiera zupełnie nowy rozdział w badaniach pogody kosmicznej w całym Układzie Słonecznym.
Mars wciąż zaskakuje. I dobrze.
