Aurinkotuulet syövät Marsin ilmakehää

aurinkotuuli
Teksti
Jukka Ukkola

Maan ilmakehä kestää aurinkotuulten sokkiaallot paremmin.

Mars Express
Mars Express mittaa punaisen planeetan hupenemista. Kuva Alex Lutkus / ESA

Maapallolla on otsoniaukkoja ja kasvihuoneilmiö, mutta tapahtuu sitä muuallakin aurinkokunnassamme. Tutkijoita on jo pitkään ihmetyttänyt, miksi Marsin ilmakehä ohenee kaiken aikaa. Se koostuu enimmäkseen hiilidioksidista ja on hyvin ohut jo ennestäänkin. Marsin ilmanpaine on vain alle prosentti Maan ilmanpaineesta.

Ilmiön syitä tutkii Mars Express -luotaimessa oleva Aspera-3-mittalaite, jonka rakentamiseen on osallistunut 15 kansainvälistä tutkimusryhmää. Päävastuu on Ruotsilla, mutta mukana on myös suomalaista tekniikkaa.

Teorioiden ja epäsuorien menetelmien perusteella Marsissa on ollut alkujaan 5-10 barin ilmanpaine, eli tuhatkertainen nykyiseen verrattuna. Se on sisältänyt runsaasti hiilidioksidia, mutta myös typpeä ja happea. Venuksessa on edelleen hyvin paksu hiilidioksidi-ilmakehä, kun taas Maassa lähes kaikki hiilidioksidi on sitoutunut peruskallioon karbonaatteina. Marsin ilmakehä poikkeaa näistä molemmista – se on ohutta hiilidioksidikaasua.

Suurin osa planeetan pinnan kaasukadosta johtuu todennäköisesti asteroidipommituksesta, joka aurinkokunnan syntymisen jälkeen vei 99 prosenttia Marsin alkuperäisestä ilmakehästä. Silti kaasukehän pitäisi olla vielä kymmenkertainen nykyiseen verrattuna, jos kehitys olisi kulkenut samaan tapaan kuin Maassa – ohut kylläkin, mutta erilainen kuin se todellisuudessa on.

Uuden tutkimuksen mukaan ilmakehää ovat ohentaneet myös muut ilmiöt kuin asteroidit. Aspera-3-koetta vetävät ruotsalaistutkijat Niklas Edberg ja Hans Nilsson kertovat ESAn tiedotteessa, että yhtenä syynä ovat aurinkotuulien sokkiaallot. Niitä syntyy, kun eri nopeuksilla liikkuvat aurinkotuulen alueet törmäävät toisiinsa. Aallot pyörivät Auringon kierron mukana ja samalla loitontuvat siitä. Ennemmin tai myöhemmin ne osuvat myös planeettoihin.

Aspera-3:n mittausten mukaan Mars menettää pulssien aikana ilmakehäänsä yli kaksinkertaisella nopeudella normaaliin avaruussäähän verrattuna. Samansuuntaisiin johtopäätöksiin on päädytty aikaisemmin myös Suomen Ilmatieteen laitoksella tehdyissä tietokonesimulaatioissa, kertoo akatemiatutkija Esa Kallio.

”Uusi tutkimus antaa viitteitä siitä, kuinka merkittävä ilmakehän hiukkaspako on saattanut olla Marsin varhaisen historian aikana silloin kun Aurinkomme on ollut nykyistä aktiivisempi ja häiriöisempi.”

Maan ilmakehä kestää

Maan läheisyydessä kiertävällä ACE-satelliitilla on havaittu, että 41 tällaista painepulssia on osunut Maahan, ja Marsissa Express-luotaimella niitä on laskettu 36. Vaikka pulssit ovat vuosimiljoonien aikana syöneet rajusti Marsin ilmakehää, Maassa ei ole pelkoa hapen loppumisesta niiden takia. Oma ilmakehämme kestää sokkiaallot hyvin, koska se on niin paksu ja sitä suojaa magneettikenttä, toisin kuin Marsissa. Aurinkomyrskyt näkyvät täällä muun muassa revontulina ja joskus häiriöinä sähköjärjestelmissä.

Aspera-kokeista saatavien tulosten avulla halutaan oppia ymmärtämään nykyistä paremmin myös Maan magneettikentän merkitystä.

Suomalaiset ovat olleet mukana Aspera-instrumenttien rakentamisessa alusta alkaen – tänä keväänä vietetään tutkimustyön 25-vuotisjuhlia. Ensimmäinen Aspera lensi jo Neuvostoliiton Phobos-2-luotaimen mukana ja teki ensimmäiset havainnot Marsin happipaosta vuonna 1989.

Asperan tuoreimpiin versioihin Ilmatieteen laitos on rakentanut keskustietokoneen ja mittalaitteiden käyttöjärjestelmän. Aspera-4 on tutkimassa Venuksen ilmakehän hupenemista.

Seuraavakin Aspera on jo suunnitteilla. Jos kaikki sujuu, kuten on aiottu, se lähtee ESAn Jupiter-Ganymede-kiertolaisen (JGO:n) mukaan vuonna 2020 ja saapuu Jupiterin lähelle 2026.