De zon zal dit jaar piekactiviteit vertonen, wat een zeldzame kans biedt om te bestuderen hoe zonnestormen en straling toekomstige astronauten op de 'rode planeet' kunnen beïnvloeden. In de komende maanden krijgen twee van NASA's Marswagens een ongekende kans om te bestuderen hoe zonnevlammen - gigantische explosies op het oppervlak van de zon, robots en toekomstige astronauten op de rode planeet kunnen beïnvloeden.
Dat komt omdat de zon een periode van piekactiviteit ingaat die het zonnemaximum wordt genoemd, iets wat ongeveer elke 11 jaar voorkomt. Tijdens het zonnemaximum is de zon vooral geneigd om vurige woede-uitbarstingen te geven in verschillende vormen - waaronder zonnevlammen en coronale massa-ejecties, die straling diep de ruimte in slingeren. Wanneer een reeks van deze zonnegebeurtenissen losbarst, wordt dit een zonnestorm genoemd. Het magnetische veld van de aarde beschermt onze planeet grotendeels tegen de effecten van deze stormen. Maar Mars heeft zijn wereldwijde magnetische veld lang geleden verloren, waardoor de rode planeet kwetsbaarder is voor de energetische deeltjes van de Zon. Hoe intens is de zonneactiviteit op Mars? Onderzoekers hopen dat het huidige zonne-maximum hen de kans geeft om daar achter te komen. Voordat er mensen naar Mars worden gestuurd, moeten ruimtevaartorganisaties onder andere bepalen welke stralingsbescherming astronauten nodig hebben.
“Voor mensen en middelen op het Marsoppervlak weten we niet precies wat het effect is van straling tijdens zonneactiviteit”, zegt Shannon Curry van het Laboratory for Atmospheric and Space Physics van de Universiteit van Colorado Boulder. Curry is hoofdonderzoeker voor NASA's MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) orbiter, die wordt beheerd door NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. “Ik zou eigenlijk graag de ‘grote’ op Mars zien dit jaar - een grote gebeurtenis die we kunnen bestuderen om zonnestraling beter te begrijpen voordat astronauten naar Mars gaan.”
Hoog en laag meten
MAVEN observeert straling, zonnedeeltjes en meer van hoog boven Mars. De dunne atmosfeer van de planeet kan de intensiteit van de deeltjes beïnvloeden tegen de tijd dat ze het oppervlak bereiken, en dat is waar NASA's Curiosity rover om de hoek komt kijken. Gegevens van de Radiation Assessment Detector (RAD) van Curiosity hebben wetenschappers geholpen te begrijpen hoe straling koolstofmoleculen op het oppervlak afbreekt, een proces dat van invloed kan zijn op de vraag of er tekenen van oeroud microbieel leven bewaard zijn gebleven. Het instrument heeft NASA ook een idee gegeven van hoeveel bescherming tegen straling astronauten kunnen verwachten als ze grotten, lavabuizen of rotswanden als bescherming gebruiken.
Wanneer zich een zonnegebeurtenis voordoet, kijken wetenschappers zowel naar de hoeveelheid zonnedeeltjes als naar hoe energiek ze zijn. “Je kunt een miljoen deeltjes hebben met een lage energie of 10 deeltjes met een extreem hoge energie,” zegt de hoofdonderzoeker van RAD, Don Hassler van het kantoor in Boulder, Colorado, van het Southwest Research Institute. “Terwijl de instrumenten van MAVEN gevoeliger zijn voor de deeltjes met een lagere energie, is RAD het enige instrument dat in staat is om de deeltjes met een hoge energie te zien die door de atmosfeer heen naar het oppervlak komen, waar astronauten zouden zijn.” Wanneer MAVEN een grote zonnevlam detecteert, laat het team van de orbiter dit weten aan het Curiosity-team, zodat zij kunnen kijken of er veranderingen zijn in de gegevens van RAD. De twee missies kunnen zelfs een tijdreeks samenstellen die veranderingen tot op de halve seconde meet wanneer deeltjes de Martiaanse atmosfeer bereiken, ermee interageren en uiteindelijk het oppervlak raken. De MAVEN-missie leidt ook een waarschuwingssysteem dat andere Mars-ruimteteams laat weten wanneer de stralingsniveaus beginnen te stijgen. Deze waarschuwing stelt missies in staat om instrumenten uit te schakelen die kwetsbaar zijn voor zonnevlammen, die elektronica en radiocommunicatie kunnen verstoren.
Verloren water
Naast het helpen om astronauten en ruimtevaartuigen veilig te houden, kan het bestuderen van het zonnemaximum ook inzicht geven in waarom Mars miljarden jaren geleden veranderde van een warme, natte aarde-achtige wereld in de ijskoude woestijn die het nu is. De planeet bevindt zich op een punt in zijn baan dat hij het dichtst bij de zon staat, waardoor de atmosfeer opwarmt. Dat kan leiden tot golvende stofstormen die het oppervlak bedekken. Soms smelten de stormen samen en worden ze wereldwijd.
Hoewel er nog maar weinig water op Mars is, vooral ijs onder het oppervlak en op de polen, circuleert er nog wel wat water in de vorm van damp in de atmosfeer. Wetenschappers vragen zich af of wereldwijde stofstormen helpen om deze waterdamp uit te stoten en hoog boven de planeet te brengen, waar de atmosfeer wordt weggestript tijdens zonnestormen. Eén theorie is dat dit proces, dat zich in de loop van eeuwen vaak genoeg heeft herhaald, zou kunnen verklaren hoe Mars van meren en rivieren naar vrijwel geen water is gegaan. Als een wereldwijde stofstorm op hetzelfde moment zou plaatsvinden als een zonnestorm, zou dat de mogelijkheid bieden om die theorie te testen. Wetenschappers zijn vooral enthousiast omdat dit specifieke zonnemaximum plaatsvindt aan het begin van het stoffigste seizoen op Mars, maar ze weten ook dat een wereldwijde stofstorm een zeldzame gebeurtenis is.
Bron: NASA
