NASA's MAVEN-missie (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) en de Emirates Mars Mission (EMM) van de Verenigde Arabische Emiraten hebben gezamenlijke waarnemingen vrijgegeven van dynamische proton-aurora-gebeurtenissen op Mars. Externe poollichtobservaties door EMM in combinatie met in-situ plasma-observaties gemaakt door MAVEN openen nieuwe wegen voor het begrijpen van de atmosfeer van Mars. Deze samenwerking werd mogelijk gemaakt door recente gegevensuitwisseling tussen de twee missies en benadrukt de waarde van meerpuntsobservaties in de ruimte. Een studie van deze bevindingen verschijnt in het tijdschrift Geophysical Research Letters .

In de nieuwe studie ontdekte EMM fijne structuren in proton-aurora die de hele dagzijde van Mars overspanden. Proton-aurora, ontdekt door MAVEN in 2018, is een soort Mars-aurora die ontstaat wanneer de zonnewind, bestaande uit geladen deeltjes van de zon, interageert met de bovenste atmosfeer. Typische proton-aurora-waarnemingen gemaakt door MAVEN en ESA's (de European Space Agency) Mars Express-missie laten zien dat deze aurora glad en gelijkmatig verdeeld over het halfrond lijkt. Daarentegen nam EMM proton-aurora waar dat zeer dynamisch en variabel leek. Deze "fragmentarische proton-aurora" ontstaat wanneer turbulente omstandigheden rond Mars de geladen deeltjes rechtstreeks de atmosfeer in laten stromen en gloeien terwijl ze langzamer gaan.

"De waarnemingen van EMM suggereerden dat de aurora zo wijdverbreid en ongeorganiseerd was dat de plasma-omgeving rond Mars echt verstoord moet zijn geweest, tot het punt dat de zonnewind rechtstreeks de bovenste atmosfeer beïnvloedde waar we poollicht-emissie waarnamen," zei Mike Chaffin, een MAVEN en EMM-wetenschapper bij het Laboratory for Atmospheric and Space Physics aan de University of Colorado Boulder en hoofdauteur van het onderzoek.

"Door EMM-aurorale waarnemingen te combineren met MAVEN-metingen van de poollichtplasma-omgeving, kunnen we deze hypothese bevestigen en bepalen dat wat we zagen in wezen een kaart was van waar de zonnewind op de planeet regende."

Normaal gesproken is het voor de zonnewind moeilijk om de bovenste atmosfeer van Mars te bereiken, omdat hij wordt omgeleid door de boegschok en magnetische velden die de planeet omringen. De fragmentarische proton-aurora-waarnemingen zijn daarom een ​​venster op zeldzame omstandigheden - situaties waarin de interactie tussen Mars en zonnewind chaotisch is. "De volledige impact van deze omstandigheden op de atmosfeer van Mars is onbekend, maar EMM- en MAVEN-waarnemingen zullen een sleutelrol spelen bij het begrijpen van deze raadselachtige gebeurtenissen", zei Chaffin.

Dankzij de uitwisseling van gegevens tussen MAVEN en EMM konden wetenschappers de drijfveren achter de fragmentarische proton-aurora bepalen. EMM draagt ​​het Emirates Mars Ultraviolet Spectrograph (EMUS)-instrument, dat de bovenste atmosfeer en exosfeer van de Rode Planeet waarneemt, en scant op variabiliteit in atmosferische samenstelling en atmosferische ontsnapping naar de ruimte. MAVEN heeft een volledige reeks plasma-instrumenten, waaronder de magnetometer (MAG), de Solar Wind Ion Analyzer (SWIA) en het SupraThermal And Thermal Ion Composition (STATIC)-instrument dat in dit onderzoek is gebruikt.

"EMM's wereldwijde observaties van de bovenste atmosfeer bieden een uniek perspectief op een regio die cruciaal is voor de MAVEN-wetenschap", zegt MAVEN-hoofdonderzoeker Shannon Curry van het Space Sciences Laboratory van UC Berkeley. "Dit soort gelijktijdige waarnemingen onderzoeken de fundamentele fysica van atmosferische dynamiek en evolutie en benadrukken de voordelen van internationale wetenschappelijke samenwerking."

EMM Science Lead Hessa Al Matroushi was het daarmee eens. "Toegang tot MAVEN-gegevens is essentieel geweest om deze nieuwe EMM-waarnemingen in een bredere context te plaatsen," zei ze. "Samen verleggen we de grenzen van onze bestaande kennis, niet alleen van Mars, maar ook van planetaire interacties met de zonnewind."

Multi-uitkijkpuntmetingen hebben al bewezen een aanwinst te zijn in aard- en heliofysica-onderzoek. Op Mars nemen nu meer dan een half dozijn orbiters wetenschappelijke observaties en met het zuidelijk halfrond van Mars momenteel in de zomer, wanneer het proton-aurora bekend staat als de meest actieve, observaties met meerdere uitkijkpunten zullen van cruciaal belang zijn om te begrijpen hoe deze gebeurtenissen zich vormen. De samenwerking tussen EMM en MAVEN toont de waarde aan van wetenschap op ontdekkingsniveau over de atmosfeer van Mars met twee ruimtevaartuigen die tegelijkertijd hetzelfde gebied observeren. + Verder verkennen

Natuurkundigen leggen uit hoe type aurora op Mars wordt gevormd