Co se stane, když sluneční superbouře zasáhne Mars? Díky sondám Evropské kosmické agentury to už víme. Sondy mohou během této fáze sužovat poruchy a horní vrstvy atmosféry se výrazně nabíjí. V květnu 2024 byla Země zasažena nejsilnější sluneční bouří, jaká byla zaznamenána za dvacet let. To způsobilo přebuzení atmosféry naší planety a vyvolalo třpytivé polární záře, které byly vidět až na jihu v Mexiku. Tato bouře zasáhla také Mars. Naštěstí v té době byly dvě evropské sondy (Mars Express a TGO) ve správnou chvíli na správném místě, přičemž radiační monitor na palubě TGO zaznamenal během 64 hodin dávku, která je ekvivalentem 200 „normálních“ dní.

Nová studie, která byla publikována v časopise Nature Communications odhaluje ve větších podrobnostech, jak tato intenzivní, bouřlivá aktivita ovlivnila rudou planetu. „Dopad byl výrazný: Atmosféra Marsu byla zaplavena elektrony,“ popisuje výzkumný pracovník Evropské kosmické agentury, Jacob Parrott, který je také hlavním autorem studie a dodává: „Byla to největší reakce na sluneční bouři, jakou jsme kdy u Marsu viděli.“ Tato superbouře způsobila dramatické zvýšení množství elektronů ve dvou odlišných vrstvách atmosféry Marsu ve výškách kolem 110 a 130 kilometrů, přičemž hodnoty zde vyskočily o 45 % respektive úctyhodných 278 %! To je nejvíce elektronů, kolik kdy vědci viděli v této vrstvě marsovské atmosféry.

„Bouře také způsobila počítačové poruchy na obou sondách, což je typické nebezpečí kosmického počasí, protože částice do něj zapojené jsou velmi energetické a těžko se odhadují,“ vysvětluje Jacob Parrott a dodává: „Naštěstí sondy byly navrženy s tím, aby těmto vlivům odolaly. Byly postaveny z radiačně odolných součástek a se specifickými systémy pro detekci a opravu těchto chyb. Oklepaly se z toho rychle.“

Pro výzkum, jak superbouře ovlivnila Mars, použil Jacob a jeho kolegové metodu, kterou momentálně ESA prošlapává první krůčky. Jedná se o tzv. radiové zákryty (radio occultation). Nejprve Mars Express vyslala rádiový signál k sondě TGO. Důležité bylo, že k tomu došlo přesně ve chvíli, kdy sonda mizela za horizontem planety. Když se TGO schovala, rádiový signál byl refrakcí v různých vrstvách atmosféry Marsu ohnut, načež dorazil k sondě. Vědci následnou analýzou mohli zkontrolovat stav jednotlivých vrstev. Při výzkumu využili také pozorování z americké sondy MAVEN, která potvrdila hodnoty hustoty elektronů.

„Tato metoda se vlastně už desítky let používá k průzkumu Sluneční soustavy, ale doposud šlo vždy o signály posílané ze sondy k Zemi,“ vysvětluje Colin Wilson, projektový vědec Evropské kosmické agentury na misi TGO a spoluautor studie a dodává: „Až v posledních přibližně pěti letech jsme ji začali používat u Marsu mezi dvojicí sond (jako je třeba Mars Express a TGO), které většinou využívají své komunikační systémy k posílání dat mezi orbitery a rovery. Je skvělé vidět to v akci.“ Družice Evropské kosmické agentury provádějí tyto zástiny běžně u Země, přičemž plány počítají s pravidelnějším využíváním této metody u bzudoucích planetárních misí.

Superbouře byla u Země a Marsu vnímána odlišně, což zdůrazňuje rozdíly mezi oběma světy. U Země byla reakce horních vrstev atmosféry utlumenější díky stínícímu efektu zemského magnetického pole. To nejenže odklonilo mnoho částic sluneční bouře od Země, ale také některé z nich odvedlo směrem k zemským pólům, kde způsobily rozzáření oblohy polárními zářemi. Ačkoliv jejich rozdíly komplikují přímé porovnání planet, pochopení toho, jak sluneční aktivita ovlivňuje obyvatele Sluneční soustavy, jinými slovy předpověď kosmického počasí, je ohromně důležité. U Země mohou být sluneční bouře nebezpečné a škodící astronautům i vybavení v kosmickém prostoru, mohou narušit družice i pozemní systémy – energetiku, rádiové vysílání, či navigace.

Ovšem studium kosmického počasí je náročné, protože Slunce vyvrhuje své záření a materiál nepravidelně, což dělá z cílených měření spíše snahy, které náhodně mohou vyjít. „Naštěstí jsme byli schopni použít tuto metodu u Mars Express a TGO pouhých deset minut poté, co velká sluneční erupce zasáhla Mars. Momentálně u Marsu provádíme dva taková pozorování týdně, takže načasování bylo extrémně šťastlivé,“ vzpomíná Jacob Parrott. Oni jeho kolegové zaznamenali následky tří slunečních událostí – všechny byly součástí stejné bouře, ale lišily se tím, co vyvrhovaly do meziplanetárního prostoru a jak to dělaly. Jedna byla záblesk záření, druhá výbuch vysokoenergetických částic a třetí erupce materiálu známá jako výron koronální hmoty (CME).

Společně tyto události vyslaly k Marsu rychle se pohybující, energetické a zmagnetizované plazma a rentgenové záření. Když tento kordon materiálu zasáhl horní vrstvy atmosféry planety, srazil se s neutrálními atomy a doslova z nich vyškubal jejich elektrony. To způsobilo, že se celá oblast přeplnila elektrony a nabitými částicemi.  „Tyto výsledky zlepšují naše chápání Marsu tím, že odhalují, jak sluneční bouře ukládají energii a částice do atmosféry Marsu. To je protože víme, že planeta ztratila jak obrovské množství vody, tak většinu své atmosféry do okolního prostoru, pravděpodobně v důsledku neustálého proudu částic vycházejících ze Slunce,“ říká Colin Wilson a dodává: „Ale je zde i druhá strana příběhu. Struktura a obsah planetární atmosféry ovlivňují, jak se rádiové signály šíří prostorem. Pokud je horní atmosféra Marsu přeplněná elektrony, může blokovat signály, kterými se snažíme studovat povrch planety radarem. To je klíčový faktor při plánování našich misí a ovlivňuje naši schopnost zkoumat jiné světy.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/Coronal_mass_ejection_on_27_May_2024.gif
https://www.esa.int/…/Mars_Express_and_ExoMars_TGO_probe_Mars_s_atmosphere.png
https://www.esa.int/…/ESA_s_Swarm_satellites_map_Earth_s_magnetic_field_as_it_is_warped_by_the_solar_storm_of_May_2024.gif