Myrskyt eivät ole harvinaisia Marsissa, mutta näin sakeaa pölymyrskyä ei ole nähty aikoihin. Laajemmat myrskyt nousevat yleensä Marsin eteläisen pallonpuolen kesän aikaan ja kestävät muutaman viikon ajan. Noin kerran kolmessa Marsin vuodessa, niin noin kerran viidessä ja puolessa Maan vuodessa, myrskyt ovat hieman voimakkaampia ja saattavat kattaa koko planeetan.

Tuulen voimakkuus pinnalla ei ole kovin suuri, koska Marsin kaasukehä on pinnalla vain noin sadasosa maapallon ilmakehän tiheydestä, eikä tuulen nopeuskaan ylitä sataa kilometriä tunnissa. Eli maanpäällisten pyörremyrskyjen äreyteen eivät Marsin myrskyt pääse. Silti ne nostavat ilmaan paljon pölyä, joka muuttaa Marsin ilmeen totaalisesti.

Tästä hyvä esimerkki on Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotaimen laajakulmaisen visuaalisen tarkkailukameran 2. heinäkuuta ottama kuva. Siinä ainoastaan suurimmat pinnanmuodot ja korkea Olympus Mons -tulivuori erottuvat punertavan pölymössön keskeltä.

Kun ExoMarsin luotainosa Trace Gas Orbiter on nyt mukavasti Marsia kiertävällä radalla, pyörii punaisen planeetan ympärillä kaikkiaan kuusi toimivaa luotainta. Kaksi niistä on Euroopasta (Mars Express, joka saapui sinne vuonna 2003, ja tuore Trace Gas Orbiter), kolme Yhdysvalloista (Mars Reconnaissance Orbiter, 2006, MAVEN, 2014, ja konkari Mars Odyssey, 2001) sekä yksi Intiasta (Mars Orbiter Mission, joka tunnetaan myös nimellä Mangalayaan, 2014).

Lisäksi planeetan pinnalla ovat toiminnassa kulkijat Opportunity (2003) ja Curiosity (2012).

Kuvassa ovat alhaalta vasemmalta myötäpäivään katsottuna MAVEN, MRO, Mars Odyssey, TGO, Mars Express ja Mangalyaan. Marsin päällä ovat Mars Exploration Rover -kulkija Opportunity vasemmalla ja Mars Science Laboratory, eli Curiosity oikealla.

Maa ei ole ainoa planeetta, jonka yötaivaalla leiskuvat toisinaan revontulet. Jupiterilla ja Saturnuksella on voimakkaat magneettikentät, jotka saavat aikaan niiden napaseuduille samanlaisen ilmiön kuin maapallon lähiavaruudessa on havaittavissa, mutta revontulia on myös Marsissa.

Naapuriplaneetallamme ei ole enää samanlaista kattavaa magneettikenttää kuin Maalla, mutta muinoin sellainen on ollut. Ja siitä on edelleen rippeet jäljellä. Etenkin eteläisen pallonpuoliskon ylänköalueilla on havaittavissa heikkoa magneettisuutta.

Aurinkotuulen mukana kulkevat hiukkasmyrskyt voivat aiheuttaa revontulia myös ilman magneettikenttää, sillä suoraan planeetan kaasukehään iskeytyvät hiukkaset virittävät kaasuatomeita ja -molekyylejä siinä missä magneettikentän ohjaamat hiukkasetkin. Magneettikenttä kuitenkin voimistaa ilmiötä.

Vuodesta 2003 lähtien Marsia tutkinut Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotain havaitsi pian saapumisensa jälkeen tietyillä alueilla ultraviolettialueella loimottavia revontulia. Yli kymmenen vuoden aikana kertyneiden havaintojen perusteella tutkijat ovat nyt hahmottaneet missä ja miten marsilaiset revontulet syntyvät. 

"Ultraviolettirevontulet ovat osoittautuneet hyvin harvinaisiksi ja lyhytaikaisiksi: ne kestävät vain joitakin sekunteja. Vaikka Mars Express kulkee samojen alueiden ylitse useita kertoja, tietyllä paikalla havaitut revontulet eivät näytä toistuvan myöhemmin", toteaa Lauriane Soret Liègen yliopistosta.

Kaikkiaan 113 ratakierroksesta, joilla luotain katsoi alaspäin planeetan yöpuolelle, ainoastaan yhdeksällä havaittiin revontulia. Joillakin kierroksilla niitä näkyi useamman kerran, joten kaikkiaan positiivisia havaintoja kertyi 16.

Kolme kertaa revontulia havaittiin, kun luotain tarkasteli Marsin kaasukehää viistossa kulmassa. Silloin voitiin määrittää niiden korkeus, joka oli keskimäärin 137 kilometriä.

Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotain on kiertänyt naapuriplaneettaamme joulusta 2003 lähtien ja lähettää edelleen huipputarkkoja kuvia sen pinnanmuodoista.

Tiedetuubin päivän kuva on otettu viime heinäkuussa. Siinä näkyy osa 3,5 miljardia vuotta sitten syntyneistä Mangala Valles -jokilaaksoista, jotka sijaitsevat Tharsiksen ylängön kupeessa. Lähistöllä on suuria tulivuoria, muiden muassa Olympus Mons, ja alueen pinnanmuodot ovatkin seurausta vulkaanisesta toiminnasta.

Tuliperäinen aktiivisuus on sulattanut pinnan alla piileksinyttä jäätä ja saanut aikaan äkillisiä ja hyvin voimakkaita tulvia. Alueella on monin paikoin laajoja syvänteitä, jotka ovat syntyneet, kun maanalaisten jäätiköiden kannattelema maaperä on romahtanut.

Tulvavedet ovat syöksyneet kohti pohjoisessa sijaitsevaa Amazonis Planitia -tasankoa (pohjoinen on kuvassa oikealla). Mennessään vesimassat ovat kovertaneet mutkittelevia jokiuomia, joiden keskelle on jäänyt virtaviivaisia "saaria".

Keskellä kuvaa näkyvä "negatiivinen kraatteri" on syntynyt, kun kosmisen törmäyksen räjäyttämään syvänteeseen on veden mukana kulkeutunut maa-ainesta, joka on muodostanut paksuja sedimenttejä. Sittemmin eroosio on kuluttanut kraatterin reunamat, mutta sisäosat ovat jääneet jäljelle ja muodostaneet koholla olevan pyöreän ylängön.

Värit kuvaavat alueen korkeuseroja: siniset ja violetit kohdat ovat kaikkein syvimpiä, ruskeat ja valkoiset korkeimpia. Monin paikoin on vähintään satojen metrien korkuisia jyrkänteitä.

Kuva: ESA/DLR/FU Berlin

Viime vuoden joulukuussa Marsin kaasukehää tutkiva MAVEN-luotain havaitsi naapuriplaneetallamme revontulia, jotka yllättivät tutkijat. "Jouluvaloiksi" ristitty ilmiö ulottui hyvin laajoille alueille ja olisi värjännyt punaisen planeetan taivaan vihreäksi – jos joku olisi ollut sitä pinnalla katsomassa.

Marsissa on havaittu revontulia aiemminkin. Jo vuosikymmen sitten Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotain havaitsi ultraviolettialueen hehkua eteläisen pallonpuoliskon magneettisten alueiden yläpuolella. Marsin revontulia on kuitenkin pidetty hyvin paikallisena ilmiönä.

Marsilla ei ole samanlaista koko planeetan sisäänsä kietovaa magneettikenttää kuin Maalla. Naapuriplaneettamme magneettisuus on paikallista ja kenttä muodostaa sinne tänne sateenvarjomaisia kupoleita, jotka kohoavat pinnalta kohti avaruutta. Ne ovat jäänne voimakkaammasta magneettikentästä, joka hiipui jo miljardeja vuosia sitten. 

Revontulet syntyvät, kun Auringon purkauksissa avaruuteen sinkoutuneet varatut hiukkaset törmäävät planeetan kaasukehään. Törmäyksissä kaasukehän atomit ja molekyylit saavat energiaa, joka vapautuu säteilynä. 

Maan magneettikenttä ohjaa avaruuden hiukkaset napaseutuja ympäröiville alueille, ja siksi revontulia näkyy usein esimerkiksi Lapissa. Marsissa tilanne on toinen. Tutkijat olettivat, että vaatimattomia revontulia esiintyisi vain magneettisten "sateenvarjojen" seutuvilla, mutta nyt näyttää siltä, että niitä on muuallakin.

"Hiukkaset syöksyvät kaasukehään missä milloinkin”, toteaa Nick Schneider, joka johtaa MAVEN-luotaimen ultraviolettialueen tutkimusta. "Auringon magneettikenttä tunkeutuu Marsin kaasukehään, joten aurinkotuulen hiukkaset voivat päätyä sen ohjaamana minne päin planeettaa tahansa."

MAVEN-luotaimen viime vuoden lopulla tekemien havaintojen mukaan revontulia esiintyy Marsissa jopa alle sadan kilometrin korkeudella, kun maapallolla ne ovat yleensä useamman sadan kilometrin korkeudessa, alimmillaankin vähintään sadassa kilometrissä.

Sekä MAVEN että Mars Express ovat havainneet marsilaisia revontulia ultraviolettisäteilyn aallonpituuksilla. Tutkijoiden mukaan niitä saattaa esiintyä myös näkyvän valon alueella. Vaikka Marsin kaasukehä on suurimmaksi osaksi hiilidioksidia, siinä on myös jonkin verran happea. Kun varatut hiukkaset törmäävät happiatomeihin, ne säteilevät vihreää valoa.

"Marsin taivaalla voi hyvinkin näkyä vihreää hehkua, kun Auringosta tulee suuria määriä energisiä hiukkasia", Schneider toteaa.

Revontulista kerrottiin NASAn uutissivuilla.

Kuva: University of Colorado

Komeetta Siding Spring ohitti Marsin ennennäkemättömän läheltä 19.10.2014. Nyt tuo muutaman sadan metrin murikka on paluumatkalla takaisin Oortin pilveen lähes ikuisuuksiksi. Komeetan kiertoaika Auringon ympäri erittäin soikealla radallaan arvioidaan pyöreästi miljoonaksi vuodeksi.

Siding Spring on tiettävästi tuorein (tai ainakin ensimmäinen täysin varma) Oortin pilven kappale, jota on ikinä päästy tutkimaan läheltä. Ainutlaatuista lähiohitusta seurasi suuri joukko Marsin tutkimukseen suunniteltuja laitteita. Niiden havaintojen pohjalta komeetasta voidaan nyt rakentaa jopa parempi malli kuin mihin yksittäinen komeettaa tutkimaan lähetetty laite olisi kyennyt.

Taustatiedoiksi kannattaa lukea Tiedetuubin aiemmat jutut aiheesta: 1, 2, 3 ja 4.

Ionosfääri muuttui

Pian ohituksen jälkeen Marsin kaasukehä muuttui. Siding Springiä ympäröivä hiukkaspilvi nimittäin iskeytyi sitä päin täysin ennakoimattomalla voimalla.

"Komeetan aktiivisuus oli jo hiipunut, ja epäilimme aluksi onnistummeko löytämään kaasukehästä mitään muutoksia", muistelee IUVS-spektrometrin päätutkija Nick Schneider. Viellä kesällä hiukkaspilven arvioitiin olevan juuri ja juuri havaittava.

"Ja sitten silmiemme eteen lävähtivät nämä yksiselitteisen selvät merkit komeetasta. Vaikuttaa siltä, että ainakin muutama tonni pölyä peitti vähintäänkin yhden pallonpuoliskon. Kyse ei siis ollut mistään yksittäisestä törmäyksestä."

Tonnien tavaramäärä kokonaisen planeetan kaasukehässä ei ehkä kuulosta suurelta. Se on kuitenkin kymmeniä, satoja, kenties tuhansia kertoja enemmän kuin normaaliarvo. Käytännössä komeettahiukkasparvi oli kuin 56 kilometrin sekuntinopeudella annettu läimäytys kaasukehän koko poskelle.

Marsin voimistuneesta ionosfääristä erotettiin magnesiumia, rautaa, kaliumia, natriumia, kromia, mangaania, nikkeliä ja sinkkiä. Etenkin magnesium-piikki on valtava; kuva vieressä.

Ja sitten signaali hävisi. Siding Springin aineet vähenivät tunneissa, ja katosivat kokonaan parin päivän aikana. Tämä yllätti tutkijat.

Törmäyksessä kaasuuntuneet metallit ilmeisesti tiivistyivät ja leijailevat nyt jossain kaasukehässä. Nyt odotetaan, aiheuttavatko ne pidempiaikaisia muutoksia. Meteoripöly toimii nimittäin tiivistymisalustana vesipisaroille ja jääkiteille. Meidän ilmakehässämme sama ilmiö aiheuttaa valaisevia yöpilviä yli 75 kilometrin korkeudella. Siding Spring voi siis onnistua jopa vaikuttamaan välillisesti Marsin pinnalle pääsevään auringonvalon määrään. Tämä voidaan ehkä havaita, tai sitten ei.

Ionosfäärin muutos havaittiin useiden erilaisten laitteiden avulla. Mukana olivat ainakin Mars Expressin MARSIS-tutka ja MAVEN-luotaimen IUVS- ja NGIMS-laitteet. Löydöstä kerrottiin NASAn tiedotustilaisuudessa perjantaina (7.11.).

Kuvassa on tänään Marsin pinnalla Thaumasia Planum -alueella jotakuinkin kohdassa 17°S / 296°E oleva kiinnostava Arima-niminen kaksoiskraatteri. Paljaalla silmällä katsottuna nämä todennäköisesti samaan aikaan syntyneet kraatterit ovat jotakuinkin saman näköisiä, mutta kun kuviin otetaan mukaan korkeustieto, niin huomataan toisen niistä olevan syvempi kuin toisen: vasemmanpuoleinen, sinisempi, on olennaisesti syvempi kuin oikean puoleinen kraatteri. Syynä syvyyseroon saattaa olla pinnan alapuolella oleva jää, joka syvemmässä on haihtunut ja päästänyt iskeytyjän tunkeutumaan syvemmälle.

Kuvan on ottanut ja korkeutiedon mitannut Euroopan avaruusjärjestön Mars Express -luotain korkearesoluutioisella stereokamerallaan 4. tammikuuta 2013. Kyseessä oli jo luotaimen 11467. kierros Marsin ympäri.

Lisätietoa kraatterikaksikosta ja Mars Expressistä on täällä: Explosive crater twins on Mars

Kuva: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)