Bij het doorzoeken van de uitgebreide gegevens die de afgelopen tien jaar zijn verzameld door het ruimtevaartuig Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) van NASA, ontdekten wetenschappers een bekend type elektromagnetisch signaal dat vaak wordt veroorzaakt door bliksem. Deze zeldzame vondst is het eerste directe bewijs van bliksemactiviteit op Mars. Het team heeft onlangs zijn bevindingen gepubliceerd in Science Advances, waarin het de gebeurtenis beschrijft en uitlegt waarom het zo moeilijk is om bliksemachtige activiteit op Mars te detecteren.
Whistler-golven voor bliksemdetectie
Whistler-golven zijn laagfrequente radiogolven die worden gegenereerd door bliksem en die een impuls creëren die zich voortplant door de magnetosfeer van een planeet, langs de magnetische veldlijnen. De whistler-golven verspreiden zich vanwege de lagere snelheid van de lagere frequenties door het plasma van de ionosfeer en magnetosfeer. Deze golven zijn typisch voor de aarde, maar zijn ook waargenomen op Jupiter, Saturnus en Neptunus. Al deze planeten hebben sterke magnetische velden en bijbehorende magnetosferen, wat de beweging van whistler-golven vergemakkelijkt. Mars daarentegen heeft geen globaal magnetisch veld zoals de aarde. Dit komt doordat de interne activiteit die deze magnetische velden veroorzaakt, miljarden jaren geleden op Mars is gestopt. Dit kan ertoe bijdragen dat er nog geen bliksemachtige ontladingen in de atmosfeer van Mars zijn waargenomen. Maar bliksemachtige activiteit op Mars is niet onmogelijk.
“Simulaties en laboratoriumexperimenten suggereren dat er tijdens stofstormen op Mars waarschijnlijk elektrische ontladingen plaatsvinden, vergelijkbaar met die welke worden waargenomen bij vulkaanuitbarstingen en stofduivels op aarde. Tijdens stofstormen raken stofdeeltjes door botsingen elektrisch geladen”, leggen de auteurs van het onderzoek uit. Het team voegt hieraan toe dat deze stofstormen in combinatie met bepaalde atmosferische omstandigheden elektrische ontladingen kunnen veroorzaken. Dit is bevestigd in laboratoriumexperimenten. Hoewel Mars geen globaal magnetisch veld heeft, zijn er wel plaatselijke magnetische velden in de aardkorst verspreid over het oppervlak. Deze zijn over het algemeen veel sterker op het zuidelijk halfrond dan op het noordelijk halfrond. Whistler-golven kunnen zich dus mogelijk langs deze veldlijnen voortbewegen wanneer ze worden gegenereerd door bliksemachtige activiteit tijdens stofstormen.
Een hoogst onwaarschijnlijke detectie
Uit meer dan 108.000 metingen van MAVEN vond het team één enkele frequentieverspreide fluitgolf in de ionosfeer van Mars. De momentopname toonde een duidelijke fluitgolf, die 0,4 seconden duurde en een bereik had tot 110 Hz. Het team voerde theoretische modellering uit die de plausibiliteit van de golfvoortplanting van het oppervlak naar het ruimtevaartuig bevestigde. Hoewel het team opmerkt dat ze de exacte locatie van de ontlading niet kunnen achterhalen en niet weten of deze afkomstig was van een stofstorm, zeggen ze dat de gegevens sterk lijken op die van door bliksem gegenereerde fluitgolven op aarde. Omdat er tot nu toe slechts één van deze gebeurtenissen is gedetecteerd, is het duidelijk dat bliksemachtige gebeurtenissen op Mars moeilijk waarneembaar zijn. Om zelfs maar één gebeurtenis te kunnen vastleggen, moest aan verschillende voorwaarden worden voldaan. Zo moest het lokale magnetische veld sterk genoeg en verticaal zijn om door de orbiter te kunnen worden gedetecteerd. Ook waren specifieke ionosferische omstandigheden vereist. Bovendien moest de meting worden uitgevoerd vanaf een zeer specifieke plaats (de kant van Mars waar het nacht was) op een specifiek tijdstip (wanneer het magnetische veld verticaal was georiënteerd).
Het team schrijft: "We merken op dat, hoewel er in ongeveer een derde van de geanalyseerde golfsnapshots ionosferische omstandigheden aan de nachtzijde aanwezig waren, deze hoge magnetische veldhellingen uiterst zeldzaam zijn; minder dan 1% van de onderzochte golfsnapshots (679 in totaal) werd gemeten op locaties met deze hoge waarden, en slechts 290 daarvan bij SZA > 100°. “Dit suggereert dat hoewel bliksemachtige elektrische ontladingsprocessen op Mars kunnen voorkomen, de ionosferische eigenschappen vaak de vorming van een detecteerbare fluitende golf verhinderen. Bovendien kunnen de ontladingen zelf zeldzaam of zwak zijn, mogelijk als gevolg van aanvullende processen die de vorming van een elektrisch veld belemmeren.” Dankzij het feit dat MAVEN op het juiste moment op de juiste plaats was, weten wetenschappers nu iets meer over de omstandigheden op Mars. Deze informatie kan helpen bij het plannen van toekomstige missies en bijdragen aan ons begrip van planetaire atmosferen en vergelijkende planetologie.
Bron: Phys.org
