Een team van NASA-wetenschappers wil de aarde als laboratorium gebruiken om te begrijpen hoe planeten hun atmosfeer verliezen en heeft een missie voorgesteld die het bureau onlangs heeft geselecteerd als een van de vijf voor verdere overweging als een mogelijke NASA Explorer-missie.

In de voorgestelde missie die volgens sommigen een potentiële hoeksteen is in de studie van de zon en de effecten ervan op planetaire atmosferen, het team van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, is het bevorderen van een dual-satelliet, polaire baan om de universele processen te bestuderen die atmosferische erosie en de interactie met stellaire winden beheersen, de continu stromende stroom geladen deeltjes die vrijkomt uit de corona van de zon.

Mechanismen van energetische massa-ejectie-Explorer genoemd, of MEME-X, de missie was een van de vijf voorstellen die Fase-A-financiering ontvingen in het kader van NASA's Small Explorer-programma. NASA selecteerde ook een andere Goddard-missie, Focusing Optics X-ray Solar Imager [link naar verhaal]. Van de vijf, NASA zal naar verwachting een of twee selecteren voor ontwikkeling en implementatie.

Cross-disciplinaire missie

"MEME-X heeft sterke kruisdraden tussen de wetenschappelijke disciplines van NASA - planetair, heliofysica, astrofysica, en aardwetenschappen, " zei Thomas Moore, een Goddard-wetenschapper en de hoofdonderzoeker van MEME-X. Naast het verstrekken van details over het verlies van massa in de bovenste atmosferische lagen van de aarde, de missie zou het begrip van wetenschappers kunnen vergroten van de rol die zonnewind speelde bij het transformeren van Mars van een warme en natte omgeving die het oppervlakteleven op Mars naar de kou zou hebben ondersteund, dorre planeet van vandaag, hij zei.

Daartoe, MEME-X zal zich concentreren op één hoofdvraag:hoe ontsnappen deeltjes uit de bovenste atmosfeer van de aarde in de magnetosfeer - de beschermende bel die de planeet beschermt tegen inkomende straling van de zon - en dan verder, de ruimte in. "Atmosferische ontsnapping is een fundamenteel proces met verstrekkende gevolgen voor de ruimte- en planetaire wetenschappen, ' zei Moor.

Plasma, het dominante materiaal in de ruimte, bestaat uit negatief geladen elektronen en positief geladen ionen; dat is, atomen die hun elektronen hebben verloren. Het is een vierde toestand van materie - geen gas, vloeistof, of vaste stof - die elektriciteit geleidt en wordt beïnvloed door magnetische velden. Op astronomische schaal, plasma komt veel voor. Het wordt gevonden in de zon, in de constante stroom materiaal die van de zon stroomt - de zonnewind - en door de ruimte. Echter, op het aardoppervlak, het is zeldzaam, meestal gevonden in branden en in fluorescerende en neonlichten.

Voor heliofysica, het begrijpen van de uitstroom van plasma uit de ruimte nabij de aarde is bijzonder cruciaal, voegde Moore eraan toe. De opwaartse stroom van plasma vanuit de poolkap op hoge breedte en het poollicht lijkt de reactie van de magnetosfeer op variaties in de zonnewind te beïnvloeden en beïnvloedt op zijn beurt het ruimteweer, wat de uitdaging om het ruimteweer te voorspellen nog groter maakt.

"Al 40 jaar we hebben een lang bestaand mysterie gehad over hoe een deel van de atmosfeer met een factor honderd of meer wordt verwarmd en in de ruimte wordt uitgestoten, waar het de nabije aarde-omgeving drastisch verandert, " zei Doug Rowland, MEME-X plaatsvervangend hoofdonderzoeker en een heliofysicus bij Goddard. "MEME-X, met zijn paar geminiaturiseerde ruimtevaartuigen en geavanceerde instrumentatie, zal ons eindelijk de tools geven die we nodig hebben om dit probleem op te lossen."

Uitgerust met plasma-analysers, die zal worden gemonteerd op korte gieken die zich uitstrekken langs de spin-assen van het ruimtevaartuig, en andere instrumenten die deels zijn ontwikkeld met onderzoeks- en ontwikkelingsfinanciering, MEME-X zou de eerste multipoint-metingen van plasma leveren om te bepalen of de materie door druk wordt uitgeworpen, als in een geiser, of weggezogen van de aarde, als in een waterhoos.

Atmosferische evolutie en bewoonbaarheid

Naast het onthullen van het effect van de plasma-uitstroom op het ruimteweer, de missie kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen over de evolutie van planetaire atmosferen en de bewoonbaarheid van de planeet, zei Moor.

Een voorbeeld hiervan is Mars. Eenmaal natter en warmer, en mogelijk sympathiek voor het leven, de planeet ziet er nu dood uit. Het is een woestijnwereld, met een schaarse atmosfeer en vrijwel geen beschermend magnetisch veld. NASA's Mars Atmosphere and Volatile Evolution-missie, onlangs ontdekt dat het grootste deel van de atmosfeer van de planeet verloren is gegaan in de ruimte, met geweld van de planeet geschraapt door zonnewind.

De vraag die wetenschappers willen beantwoorden is de rol van de magnetosfeer bij atmosferisch verlies, vooral als het gaat om zonnewind. "Dit is een zoektocht naar het ontdekken en karakteriseren van fundamentele processen die plaatsvinden in de heliosfeer en in het hele universum, "Zei Moore. "We willen de atmosfeer van de aarde als laboratorium gebruiken."