ดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะของเรามีปฏิสัมพันธ์กับกระแสของอนุภาคพลังที่มาจากดวงอาทิตย์ของเรา มักถูกเรียกว่า "ลมสุริยะ" อนุภาคเหล่านี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยอิเล็กตรอนโปรตอนและอนุภาคอัลฟาที่เดินไปสู่อวกาศระหว่างดวงดาวอย่างต่อเนื่อง เมื่อกระแสนี้สัมผัสกับสนามแม่เหล็กหรือบรรยากาศของดาวเคราะห์มันจะก่อตัวเป็นภูมิภาครอบ ๆ พวกเขาซึ่งเรียกว่า“ การกระแทกโค้ง”
ภูมิภาคเหล่านี้ก่อตัวขึ้นด้านหน้าของดาวเคราะห์ชะลอตัวและเบี่ยงเบนลมสุริยะในขณะที่มันเคลื่อนผ่านอดีต - เหมือนกับว่าน้ำถูกเบี่ยงเบนไปรอบ ๆ เรือ ในกรณีของดาวอังคารมันเป็นไอโอสเฟียร์ของโลกที่มีสภาพแวดล้อมที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการกระแทกโค้ง และจากการศึกษาใหม่โดยทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปพบว่าการกระแทกโค้งของดาวอังคารเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์
การศึกษาเรื่อง“ การแปรผันประจำปีในสถานที่เกิดเหตุอังคารบนดาวอังคารตามภารกิจของดาวอังคารเอ็กซ์เพรส” ซึ่งปรากฏใน วารสารธรณีฟิสิกส์: ฟิสิกส์อวกาศ. ใช้ข้อมูลจาก ดาวอังคาร Express ยานอวกาศทีมวิทยาศาสตร์พยายามค้นหาว่าทำไมสถานที่ตั้งของคันธนูแตกต่างกันอย่างไรในช่วงหลายปีที่ผ่านมาของดาวอังคารและปัจจัยส่วนใหญ่ที่ต้องรับผิดชอบ
เป็นเวลาหลายสิบปีมาแล้วที่นักดาราศาสตร์ทราบว่าการกระแทกโค้งเกิดขึ้นเหนือดาวเคราะห์ซึ่งการปฏิสัมพันธ์ระหว่างลมสุริยะกับดาวเคราะห์ทำให้อนุภาคที่มีพลังทำงานช้าลงและถูกเบี่ยงเบนไป ในกรณีที่ลมสุริยะพบกับสนามแม่เหล็กหรือบรรยากาศของโลกจะเกิดเส้นเขตแดนที่แหลมคมซึ่งจะแผ่ขยายไปทั่วโลกในส่วนโค้งที่กว้างขึ้น
นี่คือที่มาของคำว่า bow shock มาจากรูปร่างที่โดดเด่น ในกรณีของดาวอังคารซึ่งไม่มีสนามแม่เหล็กโลกและบรรยากาศที่ค่อนข้างบางในการบูต (น้อยกว่า 1% ของความดันบรรยากาศของโลกที่ระดับน้ำทะเล) มันเป็นพื้นที่ที่มีประจุไฟฟ้าทางไฟฟ้าของชั้นบรรยากาศบน (ไอโอโนสเฟียร์) ที่รับผิดชอบในการสร้างความตกใจโค้งรอบโลก
ในเวลาเดียวกันดาวอังคารที่มีขนาดค่อนข้างเล็กมวลและแรงโน้มถ่วงช่วยให้เกิดชั้นบรรยากาศที่ขยายออกไป (นั่นคือนอกโลก) ในชั้นบรรยากาศของดาวอังคารนี้อะตอมและโมเลกุลของก๊าซจะหนีไปในอวกาศและโต้ตอบกับลมสุริยะโดยตรง ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาบรรยากาศที่กว้างขึ้นและการกระแทกโค้งของดาวอังคารได้รับการปฏิบัติโดยภารกิจยานอวกาศหลายแห่งซึ่งตรวจพบการแปรผันในขอบเขตหลัง
สิ่งนี้เชื่อว่าเกิดจากหลายปัจจัยไม่ใช่อย่างน้อยก็คือระยะทาง เนื่องจากดาวอังคารมีวงโคจรที่ค่อนข้างประหลาด (0.0934 เมื่อเทียบกับโลก 0.0167) ระยะทางจากดวงอาทิตย์จึงแปรผันไปเล็กน้อยจากระยะทาง 206.7 ล้านกิโลเมตร (128.437 ล้านไมล์; AU) ที่ aphelion
เมื่อโลกใกล้เข้ามาแรงกดดันลมสุริยะต่อบรรยากาศจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงในระยะนี้ยังเกิดขึ้นพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของปริมาณการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์ (UVV) เป็นผลให้อัตราการผลิตไอออนและอิเล็กตรอน (aka พลาสม่า) ในบรรยากาศชั้นบนเพิ่มขึ้นทำให้แรงดันความร้อนเพิ่มขึ้นซึ่งต่อต้านลมสุริยะที่เข้ามา
ไอออนที่สร้างขึ้นใหม่ในชั้นบรรยากาศที่ขยายตัวจะถูกเก็บและเร่งโดยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกลมสุริยะนำมาใช้ สิ่งนี้มีผลกระทบกับการชะลอความเร็วลงและทำให้คันธนูของดาวอังคารเปลี่ยนตำแหน่ง เรื่องทั้งหมดนี้เป็นที่รู้กันว่าเกิดขึ้นในช่วงปีอังคารเดียวซึ่งเทียบเท่ากับ 686.971 วันโลกหรือ 668.5991 วันอังคาร (ดวงอาทิตย์)
อย่างไรก็ตามการทำงานเป็นระยะเวลานานเป็นคำถามที่ยังไม่ได้รับคำตอบ ดังนั้นทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปจึงปรึกษาข้อมูลที่ได้รับจาก ดาวอังคาร Express ภารกิจในระยะเวลาห้าปี ข้อมูลนี้ถูกนำมาวิเคราะห์โดย Space Plasma และ EneRgetic Atoms (ASPERA-3) Electron Spectrometer (ELS) ซึ่งทีมได้ใช้ในการตรวจสอบการข้ามโค้งของช็อก 11,861 ครั้ง
สิ่งที่พวกเขาค้นพบคือโดยเฉลี่ยแล้วความตกใจของโบว์นั้นอยู่ใกล้กับดาวอังคารมากที่สุดเมื่อมันอยู่ใกล้ aphelion (8102 km) และอยู่ที่ perihelion (8984 km) สิ่งนี้ทำให้เกิดความแปรปรวนประมาณ 11% ในช่วงปีที่ผ่านมาซึ่งค่อนข้างสอดคล้องกับความเยื้องศูนย์ของมัน อย่างไรก็ตามทีมต้องการดูว่า (ถ้ามี) ของกลไกการศึกษาก่อนหน้านี้เป็นส่วนใหญ่รับผิดชอบการเปลี่ยนแปลงนี้
ในช่วงท้ายนี้ทีมวิจัยได้พิจารณาความแปรผันของความหนาแน่นของลมสุริยะความแข็งแกร่งของสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์และการฉายรังสีจากดวงอาทิตย์เป็นสาเหตุหลัก - ทั้งหมดนั้นลดลงเมื่อโลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากขึ้น อย่างไรก็ตามสิ่งที่พวกเขาพบก็คือตำแหน่งของการกระแทกด้วยโบว์นั้นมีความไวต่อการแปรผันของการแผ่รังสียูวีที่รุนแรงกว่าการเปลี่ยนแปลงของลมสุริยะเอง
การแปรผันของระยะการกระแทกโค้งนั้นก็สัมพันธ์กับปริมาณฝุ่นในชั้นบรรยากาศดาวอังคารด้วย สิ่งนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อดาวอังคารเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดทำให้ชั้นบรรยากาศดูดซับการแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์และความร้อนขึ้น เช่นเดียวกับระดับที่เพิ่มขึ้นของ EUV นำไปสู่ปริมาณพลาสมาที่เพิ่มขึ้นในบรรยากาศรอบนอกและนอก, จำนวนฝุ่นที่เพิ่มขึ้นดูเหมือนจะทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันลมสุริยะ
ในฐานะเบนจามินฮอลล์นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแลงแคสเตอร์ในสหราชอาณาจักรและนักเขียนบทความกล่าวในการแถลงข่าวของ ESA:
“ ก่อนหน้านี้พายุฝุ่นได้แสดงให้เห็นว่ามีปฏิสัมพันธ์กับชั้นบรรยากาศและบรรยากาศรอบนอกของดาวอังคารดังนั้นอาจมีการเชื่อมต่อทางอ้อมระหว่างพายุฝุ่นและสถานที่ที่โค้งคำนับ ... อย่างไรก็ตามเราไม่ได้ข้อสรุปเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีพายุฝุ่นโดยตรง ส่งผลกระทบต่อสถานที่ตั้งของการตกตะลึงของดาวอังคารและปล่อยให้การสอบสวนดังกล่าวเป็นการศึกษาในอนาคต”
ในตอนท้ายฮอลล์และทีมของเขาไม่สามารถแยกแยะปัจจัยใด ๆ เมื่อพูดถึงสาเหตุที่การโค้งคำนับของดาวอังคารเปลี่ยนไปเป็นระยะเวลานาน “ ดูเหมือนว่าไม่มีกลไกใดที่สามารถอธิบายการสังเกตการณ์ของเราได้ แต่เป็นผลกระทบที่เกิดจากการรวมกันของพวกมันทั้งหมด” เขากล่าว “ ณ จุดนี้ไม่มีใครสามารถยกเว้นได้”
เมื่อมองไปข้างหน้าฮอลล์และเพื่อนร่วมงานของเขาหวังว่าภารกิจในอนาคตจะช่วยให้เห็นแสงสว่างเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกที่อยู่เบื้องหลังการเคลื่อนย้ายคันธนูบนดาวอังคาร ดังที่ Hall ระบุว่าสิ่งนี้จะเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบร่วมของ "ESA" ดาวอังคาร Express และติดตาม ก๊าซ ยานอวกาศและองค์การนาซ่า MAVEN หน้าที่ ข้อมูลเริ่มต้นจาก MAVEN ดูเหมือนจะยืนยันแนวโน้มที่เราค้นพบ”
แม้ว่านี่ไม่ใช่การวิเคราะห์ครั้งแรกที่พยายามทำความเข้าใจว่าบรรยากาศของดาวอังคารโต้ตอบกับลมสุริยะอย่างไรการวิเคราะห์โดยเฉพาะนี้ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ได้รับเป็นระยะเวลานานกว่าการศึกษาก่อนหน้านี้ ในท้ายที่สุดภารกิจหลายอย่างที่กำลังศึกษาดาวอังคารกำลังเผยให้เห็นมากเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงบรรยากาศของโลกนี้ ดาวเคราะห์ซึ่งแตกต่างจากโลกมีสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอมาก
สิ่งที่เราเรียนรู้ในกระบวนการจะไปไกลเพื่อให้มั่นใจว่าภารกิจการสำรวจในอนาคตไปยังดาวอังคารและดาวเคราะห์อื่น ๆ ที่มีสนามแม่เหล็กอ่อน (เช่นดาวศุกร์และดาวพุธ) มีความปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ มันอาจช่วยเราในการสร้างฐานถาวรบนโลกนี้สักวันหนึ่ง!
