Trots frånvaron av en global jordliknande magnetisk dipol, Mars atmosfär är väl skyddad från solvindens effekter på jonflykt från planeten. Ny forskning visar detta med hjälp av mätningar från det svenska partikelinstrumentet ASPERA-3 på rymdfarkosten Mars Express. Resultaten har nyligen presenterats i en doktorsavhandling av Robin Ramstad, Svenska Institutet för rymdfysik och Umeå universitet, Sverige.

Dagens Mars är en kall och torr planet med mindre än 1 procent av jordens atmosfärstryck vid ytan. Dock, många geologiska egenskaper tyder på att planeten hade en aktiv hydrologisk cykel för cirka 3 till 4 miljarder år sedan. En aktiv hydrologisk cykel skulle ha krävt ett varmare klimat i planetens tidiga historia och därför en tjockare atmosfär, en som kan skapa en stark växthuseffekt.

En vanlig hypotes hävdar att solvinden med tiden har eroderat den tidiga Mars-atmosfären, orsakar växthuseffekten, och därmed den hydrologiska cykeln, kollapsa. Till skillnad från jorden, Mars har ingen global magnetisk dipol, men solvinden inducerar istället strömmar i den joniserade övre atmosfären (jonosfären), skapa en inducerad magnetosfär.

"Man har länge trott att denna inducerade magnetosfär är otillräcklig för att skydda Mars atmosfär, säger Robin Ramstad. våra mätningar visar något annat."

Den svenskledda jonmassanalysatorn på Mars Express har mätt jonflykten från Mars sedan 2004. I sin forskning har Robin Ramstad har kombinerat och jämfört mätningar av jonflykten under varierande solvindförhållanden och nivåer av joniserande solstrålning, så kallad extrem ultraviolett (EUV) strålning. Resultaten visar att solvinden har en jämförelsevis liten effekt på jonflyktshastigheten, som istället främst beror på EUV-strålningen. Detta har stor effekt på uppskattningar av den totala mängden atmosfär som har flytt ut i rymden.

"Trots starkare solvind och EUV-strålningsnivåer under den tidiga solen, jonflykt kan inte förklara mer än 0,006 bar atmosfärstryck förlorat under 3,9 miljarder år, "säger Robin Ramstad." Även vår övre uppskattning, 0,01 bar, är en obetydlig mängd i jämförelse med atmosfären som krävs för att upprätthålla en tillräckligt stark växthuseffekt, cirka 1 bar eller mer enligt klimatmodeller. "

Resultaten som presenteras i avhandlingen visar att en starkare solvind främst accelererar partiklar som redan rymmer planetens tyngdkraft, men ökar inte jonflyktshastigheten. I motsats till tidigare antaganden, Den inducerade magnetosfären har också visat sig skydda huvuddelen av Mars jonosfär från solvindenergiöverföring.