Sarki fények a Marson - a hét asztrofotója

A Mars Express és a Mars Global Surveyor űrszondák megfigyelései alapján, sok helyen jelentkeznek sarki fények a vörös bolygón. Az új radarmérések révén pedig először pillanthattunk be a felszín alá.

A Mars Express űrszonda 2004 augusztusában a vörös bolygó éjszakai oldala felett, a légkört és a felszínt vizsgálta. Sikerült az atmoszféra magasabb tartományaiból olyan ultraibolya sugárzást megörökítenie, amelyhez hasonló, a földi sarkifény zónában lévő, gerjesztett elektronokkal kapcsolatban jelentkezik. Ez bolygónkon a mágneses pólusokhoz közeli régiókban figyelhető meg, sarki fény nálunk ezért főleg magas földrajzi szélességről látható. A Marsnak régóta nincs globális mágneses tere, azonban az ősi tér kisebb, befagyott nyomai még megtalálhatók, a kőzetekben. Úgy tűnik, hogy ezekhez gyenge, helyi sarki fények kapcsolódnak.

A Marson a sarki fény kifejezés alkalmazása kissé félrevezető, mert az nem a bolygó sarkvidéki területei felett mutatkozik. A jelenség kb. 400 km-nél alacsonyabban, de még a légkör ritka, felső részében lép fel, méghozzá a bolygón több helyen elszórva. A másik fontos különbség a Földhöz viszonyítva, hogy ezeket a felszínről szabad szemmel nem lehetne megfigyelni, mivel sugárzásukat elsősorban az ultraibolya tartományban adják le. Az észlelés azonban látványosan igazolja, hogy a napszél a Mars légkörével kölcsönhatásba lép, és energiát ad át neki.

Ez az első alkalom, hogy sarki fényt nem egy dipólus-szerkezetű mágneses térben figyeltünk meg. A felfedezés révén a vörös bolygó felsorakozott azon égitestek közé, amelyeken már tapasztaltak hasonló jelenséget. Ezek a Föld, a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz, a Neptunusz, a Vénusz, az Io, a Ganymedes és a Titan.

A jelenséget a Mars Express megfigyeléseiben vették észre, majd ezek után kezdtek a Mars Global Surveyor (MGS) adataiban hasonlók után kutatni. David A. Brain (University of California, Berkeley) és kollégái hamar rá is akadtak ezekre: az MGS sarki fényekre utaló elektronokat 1999 óta közel 13 ezer alkalommal rögzített, általában a déli félteke erősen mágnesezett területei felett. A regisztrált események többsége a naptevékenység erős időszakaira esett. A mérések összevetésével sikerült a korábbinál pontosabban feltérképezni a bolygó szabálytalan szerkezetű mágneses terét. A mellékelt modellen a Mars magnetoszférája, illetve annak egy azonos potenciált képviselő képzeletbeli felülete látható.

Az aszimmetrikus marsbéli mágneses tér képzeletbeli külső felületének modellje. Jól látszik, hogy a legerősebb helyi mágneses terek a kép alsó részén, az idős déli felföldeken vannak. A kép nagyméretű változatának letöltése (fotó: Dave Brain, AGU 2005.12.08. Fall Meeting)

A sarki fények főleg ott jelentkeznek, ahol az erővonalak merőlegesek a felszínre. Az ilyen régiókban, töltött részecskékkel telítődő mini-magnetoszférák keletkeznek, amelyek közül az energikusabbak, a napszél intenzitásától függően, akár 1300 km-re is magasodhatnak a felszín fölé. Balra egy sematikus ábra látható, amely a fentről érkező napszél és a felszíni mágnesezett kőzetek (vörös foltok alul) kölcsönhatását, valamint a felettük kialakuló mini-magnetoszférákat mutatja. Ezek a felszínt bizonyos mértékig védik a világűrből érkező részecskesugárzással szemen, míg a bolygó "fedetlen" területei intenzívebb besugárzást kapnak. De a jelentősebb helyi mágneses terek ereje is legfeljebb 50-ed része az átlagos földi értéknek. Mindez azonban elegendőnek tűnik ahhoz, hogy a sarki fényhez hasonló jelenséget hozzon létre. Egyelőre pontosan nem is értjük, hogy a gyenge mezők miként képesek a megfigyelt mértékben befogni, terelni, illetve gyorsítani a napszél részecskéit.

Először "látunk be" a felszín alá

Szintén új hír a vörös bolygóval kapcsolatban, hogy a Mars Express űrszonda MARSIS nevű radarberendezése elkészítette az első megfigyeléseket a felszín alatti régiókról. Az űreszköz felszín alá behatoló radarja szó szerint belát ide, megörökíti az eltérő kőzetrétegek és eltérő jég- avagy víztartalmú egységek érintkezési felületeit. Nemrég nyilvánosságra hozták a MARSIS első méréseinek eredményeit. A berendezés néhány héten keresztül a bolygó éjszakai oldalán végezte térképező munkáját.

Többek között sikerült a Chryse Planitia síkság peremvidékén egy 25 km átmérőjű, eltemetett becsapódásos kráter nyomát megfigyelni, amelyet feltehetőleg vízjégben gazdag üledékek töltenek ki. Balra két egymás utáni keringés során rögzített mérés eredménye látható, amikor a szonda 50 km eltéréssel haladt el ugyanazon 250 km-es betemetett kráter felett. A homorú íves szerkezetek részben az eredeti kráterperemek, részben annak csuszamlásai, esetleg a belső gyűrűkkel kapcsolatos képződmények lehetnek. A legalsó 1,5-2,5 km mélyen húzódó, a kráter fenekét képviselő felület feletti anyag összetétele és/vagy szerkezete eltér a mélyebben lévőtől.

Sikerült továbbá a rétegzett sarki üledékek alatti idősebb felszínt is kimutatni. A kettő határán folyékony vízréteg (amelynek létezését néhány elgondolás vetette fel) nem mutatkozott, csak fagyott vízjégre utalnak a mérések.