Die Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN) der NASA und die Emirates Mars Mission (EMM) der Vereinigten Arabischen Emirate haben gemeinschaftliche Beobachtungen von dynamischen Protonenauroras auf dem Mars veröffentlicht. EMM-Fernerkundungsbeobachtungen der Auroras und Plasmabeobachtungen vor Ort mit MAVEN eröffnen neue Wege, um die Marsatmosphäre zu untersuchen. Diese Zusammenarbeit wurde durch einen kürzlichen Datenaustausch zwischen den beiden Missionen ermöglicht und unterstreicht den Wert von Multipunktbeobachtungen im Weltraum. Eine Studie zu diesen Ergebnissen erscheint im Journal Geophysical Research Letters.
In der neuen Studie entdeckte die EMM feine Strukturen in Protonenauroras, die sich über die gesamte Tagseite des Mars erstreckten. Protonenauroras wurden 2018 von MAVEN entdeckt und sind eine Art von Polarlichtern auf dem Mars. Sie entstehen, wenn der Sonnenwind aus geladenen Teilchen von der Sonne mit der oberen Atmosphäre interagiert. Typische Beobachtungen der Protonenauroras von MAVEN und der ESA-Mission Mars Express zeigen, dass diese Auroras gleichförmig über die Hemisphäre verteilt sind. Im Gegensatz dazu beobachtete die EMM eine Protonenaurora, die hochgradig dynamisch und veränderlich erschien. Diese „fleckenhafte“ Protonenaurora entsteht, wenn turbulente Bedingungen in der Marsumgebung den geladenen Teilchen erlauben, direkt die Atmosphäre zu fluten und aufzuleuchten, während sie sich verlangsamen.
„Die EMM-Beobachtungen deuteten darauf hin, dass die Aurora so verbreitet und chaotisch war, dass die Plasmaumgebung um den Mars wirklich gestört worden sein muss, so dass der Sonnenwind direkt die obere Atmosphäre beeinflusste, wo auch immer wie die Emission sahen“, sagte Mike Chaffin, ein beteiligter Forscher an MAVEN und EMM vom Laboratory for Atmospheric and Space Physics an der University of Colorado in Boulder und Hauptautor der Studie. „Durch die Kombination der EMM-Beobachtungen mit den MAVEN-Messungen der Aurora-Plasmaumgebung können wir diese Hypothese bestätigen und bestimmen, dass das, was wir gesehen haben, im Grunde eine Karte der Gebiete war, wo der Sonnenwind auf den Planeten regnete.“
Normalerweise ist es für den Sonnenwind schwierig, die obere Marsatmosphäre zu erreichen, weil er durch die Bugstoßwellen und Magnetfelder in der Nähe abgelenkt wird. Die Beobachtungen der fleckenhaften Protonenaurora sind daher ein Fenster in seltene Umstände, bei denen die Wechselwirkungen zwischen Mars und dem Sonnenwind chaotisch sind.
„Der Anteil dieser Bedingungen an der Beeinflussung der Marsatmosphäre ist unbekannt, aber die EMM- und MAVEN-Beobachtungen werden eine Schlüsselrolle dabei spielen, diese rätselhaften Ereignisse zu verstehen“, sagte Chaffin.
Der Datenaustausch zwischen MAVEN und EMM hat Forschern ermöglicht, die Ursachen hinter der fleckenhaften Protonenaurora zu bestimmen. EMM trägt das Emirates Mars Ultraviolet Spectrograph (EMUS) Instrument, das die obere Atmosphäre und Exosphäre des Roten Planeten beobachtet und nach Veränderungen in der atmosphärischen Zusammensetzung und nach Anzeichen für entweichende Moleküle sucht. MAVEN trägt eine Reihe Plasmainstrumente, darunter das Magnetometer (MAG), den Solar Wind Ion Analyzer (SWIA) und das in dieser Studie genutzte SupraThermal And Thermal Ion Composition (STATIC) Instrument.
„Die globalen EMM-Beobachtungen der oberen Atmosphäre bieten einen einmaligen Blick auf eine Region, die für die wissenschaftlichen Erkenntnisse der MAVEN-Mission entscheidend ist“, sagte Shannon Curry vom Space Sciences Laboratory der UC Berkeley, die leitende Forscherin der MAVEN-Mission. „Diese Art von gleichzeitigen Beobachtungen untersuchen die grundlegende Physik der atmosphärischen Dynamik und Entwicklung und unterstreichen den Nutzen internationaler wissenschaftlicher Zusammenarbeit.“
Die Leiterin der EMM-Mission, Hessa Al Matroushi, stimmte zu. „Der Zugang zu MAVEN-Daten war entscheidend, um diese neuen EMM-Beobachtungen in einen größeren Kontext zu setzen“, sagte sie. „Zusammen erweitern wir die Grenzen unseres Wissens nicht nur über den Mars, sondern über planetare Wechselwirkungen mit dem Sonnenwind.“
Messungen aus mehreren Beobachtungsperspektiven haben sich bereits in der Geo- und Sonnenforschung als nützlich erwiesen. Mehr als ein halbes Dutzend Orbiter untersucht derzeit den Mars und macht wissenschaftliche Beobachtungen. Auf der Südhalbkugel des Mars ist momentan Sommer und man weiß, dass die Protonenaurora dann am aktivsten ist. Mehrpunktbeobachtungen werden wichtig sein, um zu verstehen, wie diese Ereignisse entstehen. Die Zusammenarbeit zwischen der EMM und MAVEN demonstriert den Wert der wissenschaftlichen Neuentdeckungen hinsichtlich der Marsatmosphäre mit zwei Raumsonden, die gleichzeitig dieselbe Region beobachten.
(THK)
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