Reflektion von Radioimpulsen des MARSIS-Instruments durch ionisiertes Gas in den oberen Schichten der Marsatmosphäre ermöglichte die vollständige Kartierung der Ionosphäre des Roten Planeten.
Schema des Experiments: Die Sonde sendet Radiowellen aus, von denen einige von der Ionosphäre und andere von der Oberfläche des Planeten reflektiert werden. Instrumente registrieren Eigenschaften von zurückgeworfenen Wellen
Von allen heute bekannten Planeten ist der Mars unserer Erde am ähnlichsten, aber in mancher Hinsicht unterscheiden sie sich sehr. Insbesondere haben sie völlig unterschiedliche Ionosphären. Die terrestrische Ionosphäre ist sehr gut untersucht: Aufgrund ihrer Fähigkeit, kurzwellige Strahlung zu reflektieren, spielte sie eine unschätzbare Rolle bei der Entwicklung der Funkkommunikation, die es Nachfolgern und Sendern ermöglichte, miteinander zu sprechen, als würden sie über den Horizont hinausblicken. Aber bis vor kurzem wussten Wissenschaftler fast nichts über die Ionosphäre des Mars.
Frühere Messungen haben gezeigt, dass sich die Mars-Ionosphäre von 110 bis 130 km über der Oberfläche des Planeten erstreckt. In dieser Zone kollidieren hochenergetische Teilchen des Sonnenwinds mit verdünnten Gasmolekülen, wodurch Elektronen aus ihren Atombahnen geschleudert werden, was zur Bildung einer Schicht mit einem Überschuss an freien Elektronen führt. Eine der interessantesten Entdeckungen der Mars-Express-Mission war übrigens der Nachweis einer aktiven Ionosphäre nicht nur über der Tag-, sondern auch über der Nachtseite des Planeten, die Sonnenteilchen in keiner Weise bombardieren können.
Die Entdeckung wurde dank des MARSIS-Radars gemacht, das eigentlich dazu bestimmt war, das Marsinnere zu untersuchen, seine geologische Zusammensetzung zu analysieren und verborgene Hohlräume zu entdecken. Aufgrund der Fähigkeit von ionisiertem Gas, Radiopulse zu verzerren, eignet sich dieses Radar aber auch gut zur Untersuchung der Ionosphäre des Mars. Nach 2 Jahren Betrieb der Station Mars Express führten Wissenschaftler eine detaillierte Analyse von 750.000 von MARSIS registrierten Radioreflexionen durch, um genaue Daten über den Gesamtelektronengeh alt in der Ionosphäre des Mars (Total Electron Content - TEC) zu erh alten.
„Mit Hilfe der MARSIS-Daten konnten wir die erste detaillierte Karte der Verteilung von Elektronen in der Atmosphäre von der Nachtseite des Mars aus erstellen“, sagte der NASA-Forscher Ali Safaeinili. - Die Ionosphäre der Nachtseite wurde noch nie zuvor kartiert.“
Die Karte zeigt deutlich Regionen mit stark erhöhter Elektronendichte, und Wissenschaftler haben eine Beziehung zwischen der Verteilung dieser Regionen und der Konfiguration des Magnetfelds des Planeten gefunden. Regionen mit hoher Elektronendichte sind mit stark magnetisierten Regionen verbunden, in denen Magnetfeldlinien senkrecht zur Oberfläche des Planeten ausgerichtet sind. Solche Gebiete sind insbesondere südlich des Äquators des Mars vertreten. Auf der Erde wird eine ähnliche Situation nur im Bereich zweier Magnetpole beobachtet. Die Gründe für eine solch seltsame Konfiguration der Mars-Magnetfelder sind noch unklar.
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