Un estudio que explora chorros magnetosféricos en Marte

Los chorros magnéticos en la Tierra son entidades de plasma que tienen una presión dinámica más alta que rodea el plasma y pueden causar ondas de transporte de energía en dichos entornos. Tales chorros también existen fuera de la Tierra en la magnetosfera marciana, como señalaron Herbert Gunnell y un equipo de investigación del Departamento de Física de la Universidad de Umeå y el Instituto Sueco de Física Espacial en Suecia, utilizando Nave espacial experta Base de datos. Los resultados del equipo ahora se publican en Avances de la ciencia.

La contraparte extraterrestre de este fenómeno terrestre difería comparativamente en Marte debido a su menor magnitud de onda de choque y está asociada con mayores fluctuaciones del campo magnético a medida que los chorros en el sistema solar afectan los plasmas astrofísicos. En este trabajo, el equipo de investigación combinó análisis basados ​​en una sola base de datos de naves espaciales para verificar la presencia de chorros en la magnetosfera marciana.

Mecanismo de formación y progresión de la magnetosfera en la Tierra: implicaciones para Marte

Los astrofísicos inicialmente asumieron que los chorros magnetosféricos solo existían en la Tierra. Sin embargo, dado que todos los planetas tienen amortiguadores de arco, Al igual que algunos cometasfenómeno de choque Es omnipresente en astrofísica.. En este estudio, los datos obtenidos por Nave espacial experta Proporcionó una visión clara de la presencia de aeronaves en la magnetosfera de Marte.

Cuando el viento solar se encuentra con el campo magnético de la Tierra, el cambio resultante de flujo supersónico a subsónico forma una onda de choque de arco. El viento solar frenado puede formar una magnetosfera, una región comprimida por plasma caliente. Los chorros magnetosféricos son causados ​​por el suministro dinámico de presión en el plasma causado por un aumento en la densidad y/o velocidad en la Tierra. Los astrofísicos primero estudiaron el movimiento de los chorros a través de campos magnéticos en el laboratorio usando un vacío con plasma de fondo para diseñar plásmidos. Los investigadores reportaron por primera vez el fenómeno en la Tierra en finales de los 90que ahora conduce a un archivo Gran rango de acción.

Los chorros pueden generar ondas en la magnetosfera para provocar ondas superficiales y la emisión de ondas Alfvén detectadas por Geomagnetómetros. El concepto también está asociado con un fenómeno conocido como Crepúsculo en la garganta. La mayoría de los mecanismos de formación del arco de choque y la producción de la magnetosfera se refieren a las interacciones del viento solar con las ondas en el arco de choque, en relación con Estructuras magnéticas cortas de gran capacitancia (SLAMS), o anomalía de flujo caliente, reparación de arco eléctrico. Los chorros son esenciales para minimizar el impacto de arco en la magnetosfera y transferir la energía del viento solar a la energía de las olas a través del entorno de plasma.

Análisis de datos de la nave espacial MAVEN

Jonnell y sus colegas presentan tres ejemplos de chorros detectados por la nave espacial MAVEN el 28 y 29 de enero de 2017, así como el 10 de junio de 2020. El sistema de coordenadas de la órbita solar de Marte. Presentaron el resultado esquemáticamente con líneas discontinuas y continuas para mostrar el arco eléctrico típico del estudio. Durante los análisis posteriores, la nave espacial no entró en el viento solar; Entonces, los parámetros del segundo marco de tiempo se estimaron a partir de mediciones en la magnetosfera.

El espectro de iones obtenido de la base de datos mostró muchos protones y grupos de partículas alfa. Las partículas alfa tardaron más en calentarse después de pasar por el arco de choque que los protones debido a sus giroscopios más grandes. El equipo también examinó la proximidad comparativa de los chorros magnetosféricos a Marte en los dos marcos de tiempo en 2017 y 2020 para mostrar que el fenómeno estaba más cerca del planeta en el primer marco de tiempo que en el último, según lo encontró y documentó la nave espacial MAVEN.

Evolución del choque de arco

Para el 10 de junio de 2020, el equipo había observado una magnetosfera en chorro que se producía río abajo y a mayor altitud. Señalan que dos pulsos de presión dinámica aumentada y una distancia de choque de arco más larga dieron como resultado una mezcla de partículas alfa y protones en lugar de aparecer como grupos distintos. La presión dinámica mejorada del escenario dependía del aumento de la densidad, ya que las fluctuaciones del campo magnético mostraban amplitudes más altas dentro de los chorros.

Los astrofísicos continuaron observando el arco de choque y campo magnético interplanetario. El estudio de la única nave espacial reveló una estimación simple del tamaño de la aeronave. Gunnell y sus colegas compararon el tamaño del avión con la escala de la magnetosfera para llegar a conclusiones sobre la forma y el origen del avión. Por ejemplo, registraron un tamaño de chorro de entre 4.000 y 18.000 kilómetros en la dirección de la velocidad de los iones, que es una medida mucho mayor que la distancia recorrida por una nave espacial de observación.

perspectivas

De esta forma, Herbert Gunnell y sus colegas demostraron cómo los fenómenos difusos y geoactivos de los chorros magnetosféricos de la Tierra pueden generar ondas y transmitir energía dentro de la magnetosfera. Si bien tales fenómenos existen fuera de la atmósfera de la Tierra en la magnetosfera marciana de diferente escala y carácter, juegan papeles similares en los dos ambientes planetarios.

Los investigadores proponen emplear estudios estadísticos más amplios en el futuro para cuantificar la efectividad geográfica de los chorros magnetosféricos marcianos adecuados para diversas condiciones de viento solar para cubrir todas las regiones del espacio alrededor del planeta.