Zonnestorm blies Mars-atmosfeer weg

In maart was er een grote zonnestorm. Zulke stormen, maar dan veel sterker, joegen ooit de atmosfeer weg van Mars.

Een spectaculaire tekening toont hoe een zonnestorm bij Mars aankomt en deeltjes uit zijn atmosfeer jaagt (boven). DeMAVEN-sonde (rechtsboven en -onder) deed de metingen. Beeld NASA& EPA/S.THEW

Dat de planeet Mars bijna geen atmosfeer meer heeft, komt grotendeels door de zon. Tot die conclusie komt een internationaal team van planeetwetenschappers dat de invloed op de Mars-atmosfeer heeft onderzocht van een grote uitbarsting van de zon, afgelopen voorjaar. De deeltjesstorm is geregistreerd door de Amerikaanse ruimtesonde MAVEN die sinds vorig jaar in een baan rond Mars draait. De resultaten zijn vrijdag gepubliceerd in Science.

De zonne-uitbarsting van maart 2015 was een ‘interplanetaire coronale massa-ejectie’ (ICME). Daarbij blaast de zon een grote hoeveelheid plasma weg: een wolk geladen deeltjes die magnetische velden met zich meevoert. Als zo’n plasmawolk een planeet tegenkomt, verstoort dat het (eventuele) planetaire magnetische veld, het optreden van poollicht en het verdrijven van ionen uit de planeetatmosfeer. Ionen (geladen atomen, zoals van zuurstof en waterstof) komen in elke atmosfeer voor.

Vanuit zijn wijde omloopbaan om Mars kon MAVEN die gevolgen bestuderen. Eerdere metingen lieten al zien dat de deeltjesstormen van ICME’s tien tot honderd keer heviger zijn dan de zonnewind – de stroom geladen deeltjes die de zon onder rustige omstandigheden uitstoot. Het aantal ionen dat uit de hoge Mars-atmosfeer ontsnapt neemt bijvoorbeeld sterk toe.

Aangenomen wordt dat dit effect ook een grote rol heeft gespeeld bij het (vrijwel) verdwijnen van de Marsatmosfeer, inmiddels al miljarden jaren geleden. De aanwezigheid van oude rivierbeddingen en drooggevallen meren op de planeet wijst erop dat er tot iets minder dan vier miljard jaar geleden vloeibaar water is geweest. Maar dat kan alleen als de atmosfeer destijds een veel grotere dichtheid had dan nu.

Dat was funest voor Mars

Astronomische waarnemingen hebben laten zien dat zon-achtige sterren tijdens de eerste 700 miljoen jaar van hun bestaan veel meer massa verliezen dan onze zon. Dat maakt het aannemelijk dat de deeltjeswind die onze zon tot ongeveer vier miljard jaar geleden produceerde, veel intenser was dan nu. Dat was funest voor Mars, omdat de planeet – anders dan de aarde – al heel vroeg het magnetische veld kwijtraakte dat hem tegen de zonnewind beschermde.

In een ander Science-artikel melden wetenschappers dat er na zo’n zonne-uitbarsting vrijwel overal op Mars zwak ultraviolet ‘poollicht’ optreedt. Op aarde kennen we poollicht van de ‘lichtshows’ in de poolstreken. Deze ontstaan wanneer geladen deeltjes van de zon in de greep raken van het sterke magnetische veld van onze planeet. Maar poollicht kan ook zónder magnetisch veld ontstaan, zij het in een veel diffusere gedaante. Op Mars kunnen de zonnedeeltjes zo’n beetje van alle kanten komen. Hierdoor ontstaat een zwak schijnsel dat zich over de volledige (nacht)hemel uitstrekt.

MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN Mission) is waarschijnlijk de minst ‘sexy’ onderzoeksmissie die momenteel bij Mars plaatsvindt. De overige vier orbiters die om de planeet cirkelen en de beide ‘rovers’ die zijn oppervlak verkennen, zijn uitgerust met een camera die spectaculaire foto’s kan maken. De MAVEN-sonde niet: zijn instrumentarium bestaat voornamelijk uit ‘saaie’ meetapparatuur, waarmee magnetische velden en allerlei soorten deeltjes worden gedetecteerd. Daarnaast is er nog een ultraviolet-beeldspectrometer aan boord: daarmee is het diffuse poollicht op Mars ontdekt.