Wetenschappers ontdekken waarom Mars’ magnetostaart klappert

Magnetische herverbinding: de drijvende kracht achter Mars’ klapperende magnetostaart

De zon zendt continu geladen deeltjes uit – plasma – dat magnetische velden met zich meedraagt. Deze zonnewind botst met de magnetische velden en atmosferen van planeten in ons zonnestelsel, waaronder Mars. Hierdoor ontstaan magnetische staarten, langgerekte structuren van geladen deeltjes die zich achter de planeten uitstrekken.

Een magnetostaart bestaat uit dunne lagen plasma die elektrische stromen transporteren. Soms vertoont deze laag een op- en neergaande beweging, bekend als ‘flapping’. Op aarde wordt dit fenomeen vaak veroorzaakt door magnetische herverbinding: een proces waarbij magnetische veldlijnen plotseling breken en opnieuw verbinden, waarbij opgeslagen energie vrijkomt. Tot nu toe was onduidelijk of dit mechanisme ook op Mars actief is.

Mars mist een globaal magnetisch veld – toch klappert zijn staart

In tegenstelling tot de aarde heeft Mars al miljarden jaren geen wereldwijd magnetisch veld meer. Toch bezit de planeet nog steeds een magnetostaart. Dit komt door de interactie tussen de zonnewind en geladen deeltjes in de bovenste atmosfeer van Mars. Daarnaast beïnvloeden sterke magnetische velden in bepaalde delen van de Martiaanse korst – overblijfselen van het oude globale veld – de structuur van de magnetostaart.

Tot voor kort kon Mars’ magnetostaart alleen worden bestudeerd met behulp van NASA’s MAVEN-satelliet. MAVEN toonde aan dat de magnetostaart van Mars extreem dynamisch is: hij draait, verschuift en klappert, en laat geladen deeltjes ontsnappen naar de ruimte. Omdat MAVEN echter slechts één deel van de staart tegelijk kon observeren, was het onmogelijk om de oorzaak van de klapperende beweging vast te stellen.

Tianwen-1 onthult het geheim

China’s Tianwen-1 orbiter bood uitkomst. Onderzoekers analyseerden gelijktijdige waarnemingen van beide ruimtevaartuigen en ontdekten een opvallend verband: signalen van magnetische herverbinding, gemeten door MAVEN in het bovenstroomse deel van de magnetostaart, vielen samen met flapping-events die door Tianwen-1 stroomafwaarts werden geregistreerd.

Voor en tijdens het klapperen detecteerden de sondes ook tijdelijke, gedraaide plasma-structuren, zogenaamde flux ropes. Een vergelijkbaar verband is eerder op aarde waargenomen. Dit suggereert dat flux ropes gegenereerd door magnetische herverbinding stroomafwaarts bewegen, instabiliteiten in de plasma-lagen van de magnetostaart veroorzaken en zo het klapperen triggeren.

Nieuwe inzichten in de ruimte rond Mars

Hoewel verder onderzoek nodig is om deze bevindingen te bevestigen, bieden ze nieuwe inzichten in hoe energie zich verplaatst en vrijkomt in de ruimte rond Mars – en mogelijk ook rond andere planeten en hemellichamen. De ontdekking benadrukt de complexe interactie tussen de zonnewind en planetaire magnetosferen, zelfs bij planeten zonder actief globaal magnetisch veld.

«Deze resultaten tonen aan dat magnetische herverbinding een cruciale rol speelt in de dynamiek van Mars’ magnetostaart, ondanks het ontbreken van een wereldwijd magnetisch veld.»

Toekomstig onderzoek

De bevindingen, gepubliceerd in AGU Advances, openen de deur naar verder onderzoek naar de energieoverdracht in planetaire magnetosferen. Wetenschappers hopen meer te leren over hoe dergelijke processen invloed hebben op de atmosfeer en het klimaat van Mars, en mogelijk zelfs op andere hemellichamen in ons zonnestelsel.