Ett team av NASA-forskare vill använda jorden som ett laboratorium för att förstå hur planeter förlorar sin atmosfär och har föreslagit ett uppdrag som byrån nyligen valde ut som ett av fem för vidare övervägande som ett möjligt NASA Explorer-uppdrag.

I det föreslagna uppdraget som vissa tror är en potentiell slutsten i studiet av solen och dess effekter på planetariska atmosfärer, teamet vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, flyttar fram en dubbelsatellit, polar-omloppsuppdrag för att studera de universella processer som kontrollerar atmosfärisk erosion och dess interaktion med stjärnvindar, den kontinuerligt flödande strömmen av laddade partiklar som släpps ut från solens korona.

Kallas Mechanisms of Energetic Mass Ejection-Explorer, eller MEME-X, uppdraget var ett av fem förslag som fick fas-A-finansiering under NASA:s Small Explorer-program. NASA valde också ut ett annat Goddard-uppdrag, Fokuseringsoptik X-ray Solar Imager [länk till artikel]. Av de fem, NASA förväntas välja ut en eller två för utveckling och implementering.

Tvärvetenskapligt uppdrag

"MEME-X har starka trådar över NASA:s vetenskapliga discipliner - planetariska, heliofysik, astrofysik, och geovetenskap, sa Thomas Moore, en Goddard-forskare och MEME-X huvudforskare. Förutom att ge detaljer om förlusten av massa i jordens övre atmosfäriska lager, uppdraget kan öka forskarnas förståelse för den roll som solvinden spelade för att omvandla Mars från en varm och våt miljö som kan ha stött ytlivet på Mars till kylan, dagens torra planet, han sa.

För detta ändamål, MEME-X kommer att fokusera på en huvudfråga:Hur flyr partiklar från jordens övre atmosfär in i magnetosfären – den skyddande bubblan som skyddar planeten från inkommande strålning från solen – och sedan vidare, ut i rymden. "Atmosfärisk flykt är en grundläggande process med omfattande konsekvenser över rymd- och planetvetenskaper, " sa Moore.

Plasma, det dominerande materialet i rymden, består av negativt laddade elektroner och positivt laddade joner; det är, atomer som har förlorat sina elektroner. Det är ett fjärde tillstånd av materia – inte en gas, flytande, eller fast — som leder elektricitet och påverkas av magnetfält. I astronomisk skala, plasma är vanligt. Det finns i solen, i den ständiga ström av material som strömmar från solen – solvinden – och genom hela rymden. Dock, på jordens yta, det är ovanligt, finns mest i bränder och i lysrör och neonljus.

För heliofysik, Att förstå utflödet av plasma från rymden nära jorden är särskilt viktigt, tillade Moore. Uppflödet av plasma från polarlocket på hög latitud och norrskensområden verkar påverka magnetosfärens svar på variationer i solvinden och påverkar i sin tur rymdvädret, vilket bidrar till utmaningen att förutsäga rymdväder.

"I 40 år, vi har haft ett långvarigt mysterium om hur en del av atmosfären värms upp med en faktor hundra eller mer och kastas ut i rymden, där det dramatiskt förändrar miljön nära jorden, sa Doug Rowland, MEME-X biträdande huvudutredare och heliofysiker på Goddard. "MEME-X, med sitt par miniatyriserade rymdfarkoster och avancerad instrumentering, kommer äntligen att ge oss de verktyg vi behöver för att lösa detta problem."

Utrustad med plasmaanalysatorer, som kommer att monteras på korta bommar som sträcker sig längs rymdfarkostens spinnaxlar, och andra instrument som delvis utvecklats med finansiering av forskning och utveckling, MEME-X skulle tillhandahålla de första multipunktmätningarna av plasma för att avgöra om ämnet matas ut genom tryck, som i en gejser, eller dammsugs bort från jorden, som i en vattenpipa.

Atmosfärisk utveckling och livsstil

Förutom att avslöja plasmautflödets effekt på rymdväder, uppdraget kan hjälpa till att besvara viktiga frågor angående utvecklingen av planetariska atmosfärer och planetens beboelighet, Sa Moore.

Ett exempel är Mars. En gång blötare och varmare, och möjligen trevlig för livet, planeten ser nu död ut. Det är en ökenvärld, med en gles atmosfär och praktiskt taget inget skyddande magnetfält. NASA:s Mars Atmosphere and Volatile Evolution-uppdrag, upptäckte nyligen att större delen av planetens atmosfär har gått förlorad till rymden, våldsamt skrapats från planeten av solvinden.

Frågan forskare vill svara på är magnetosfärens roll i atmosfärisk förlust, särskilt när det gäller solvind. "Detta är en strävan efter att upptäcka och karakterisera grundläggande processer som sker inom heliosfären och i hela universum, "Sa Moore." Vi vill använda jordens atmosfär som ett laboratorium. "