Dlaczego planety tracą atmosfery?

Naukowcy z NASA chcą wykorzystać Ziemię jako laboratorium służące do badań nad utratą atmosfer przez inne planety. Zaproponowali właśnie nową misję, która została przyjęta jako jeden z pięciu wiodących projektów branych pod uwagę w kolejnej edycji programu NASA Explorer.

Wstępny plan zakłada bliższe przyjrzenie się temu, co wielu ludzi nauki uważa za podstawę naszej wiedzy na temat Słońca i efektów wywieranych przez nie na atmosferę Ziemi. Ten wpływ naszej centralny gwiazdy ma dokładniej zbadać układ dwóch biegunowych satelitów Ziemi wysłanych na oribtę w ramach misji. Naukowcy poszukają w szczególności odpowiedzi na pytania o to, jak Słońce niszczy atmosferę i jaki udział ma w tym wiatr słoneczny - strumień naładowanych cząstek uwalnianych w sposób ciągły ze Słońca i docierający między innymi do Ziemi.

Nowa misja znana jest dziś pod nazwą Mechanisms of Energetic Mass Ejection-Explorer - w skrócie MEME-X. To jedna z pięciu propozycji projektów naukowych, które otrzymały niedawno wstępne dofinansowanie w ramach fazy A w programie-konkursie Small Explorer NASA. NASA wybrała także do ewentualnego finansowania inną misję zaproponowaną przez naukowców z centrum Goddarda: Focusing Optics X-ray Solar Imager. Spośród pięciu aktualnie zaklasyfikowanych projektów zarząd agencji kosmicznej ma niebawem wybrać tylko jeden lub dwa do dalszego opracowywania i wdrożenia.

MEME-X to misja interdyscyplinarna - łączy w sobie fizykę planetarną, heliofizykę, elementy astrofizyki oraz nauki o Ziemi. Naukowcy chcą zbadać sposób utraty masy w górnych warstwach atmosfery Ziemi. Ma to zwiększyć naszą wiedzę na temat roli, jaką wiatr słoneczny odegrał w przekształcaniu Marsa z ciepłego i wilgotnego środowiska w suchą i jałową planetę. MEME-X ma jednak skupiać się głównie na pytaniu podstawowym: w jaki sposób cząsteczki uciekają z górnej warstwy atmosfery Ziemi do magnetosfery - ochronnej bańki, która chroni naszą planetę przed napływającym wciąż promieniowaniem Słońca - a następnie dalej, w przestrzeń kosmiczną.

Z punktu widzenia heliofizyków (czyli fizyków słonecznych) bardzo ważne jest na przykład zrozumienie przepływu plazmy w sąsiedztwie Ziemi. Napływ plazmy słonecznej w obszarach polarnych i o dużej szerokości geograficznej wydaje się powodować reakcję magnetosfery w odpowiedzi na zmienność ilości wiatru słonecznego, co z kolei może kontrolować pogodę kosmiczną obserwowaną na Ziemi. A więc może i tę pogodę już niebawem będziemy mogli z powodzeniem przewidywać? Warto dodać, że przez kilkadziesiąt lat nie mieliśmy pojęcia o tym, jak właściwie część atmosfery jest ogrzewana i wyrzucana w kosmos, gdzie dramatycznie modyfikuje środowisko kosmiczne otaczające naszą planetę. Nowa misja NASA być może rzuci nowe światło i na ten problem.

Satelity MEME-X mają mieć na pokładzie między innymi analizatory plazmowe zamontowane na krótkich wysięgnikach rozciągających się wzdłuż ich osi obrotu. Zapewni to pierwsze wielopunktowe pomiary plazmy wykonane w celu ustalenia, czy materia ziemskiej atmosfery jest wyrzucana w kosmos na podobieństwo gejzerów i pod ciśnieniem, czy też raczej jest zasysana w przestrzeń okołoziemską przez próżnię.

Misja MEME-X, o ile faktycznie dojdzie do skutku, może dodatkowo przynieść odpowiedzi na ciekawe pytania dotyczące ewolucji atmosfer planet i ich tak zwanej zamieszkiwalności. Jak długo planety są przyjazne życiu? Jak długo mogą posiadać atmosfery? Ciekawym przykładem jest tu Mars - pusty świat o bardzo rzadkiej atmosferze, praktycznie pozbawiony ochronnego pola magnetycznego. Misja NASA Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) pokazała niedawno, że większa część atmosfery Czerwonej Planety uleciała w przestrzeń kosmiczną kosmosie, brutalnie usunięta z przez wiatr słoneczny. Czy i Ziemi może grozić w przyszłości to samo?


Czytaj więcej:

 

Źródło: NASA

Na zdjęciu: artystyczna wizja sond-satelitów MEME-X obserwujących zorzę polarnej z wysokości podobnej do tej, na jakiej okrąża Ziemię Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ISS.


Źródło: NASA