Magnetfält behövs inte för att skydda en planets atmosfär

Man har tidigare trott att ett globalt magnetfält är nödvändigt för att skydda en planets atmosfär från att blåsas bort av solvinden och försvinna ut i rymden. Ett svenskt-belgiskt forskarteam med deltagare från Umeå universitet visar i en ny studie att så inte är fallet. Resultaten publiceras i tidskriften Astronomy & Astrophysics.

Till exempel har det anförts att det är för att Mars saknar magnetfält som den planeten har så tunn atmosfär, då det mesta av den atmosfär som en gång fanns skulle ha gått förlorad på detta sätt.

Forskarnas nya rön betyder att man måste omvärdera hur man ser på hur olika planeter i solsystemet har utvecklats.

– Den här studien visar också att när man ska avgöra om de planeter man upptäcker i andra solsystem är beboeliga eller ej är det viktigt att magnetfältets betydelse behandlas på rätt sätt, säger Herbert Gunell, adjungerad professor på Institutionen för fysik vid Umeå universitet.

Forskare i Sverige och Belgien har kommit fram till att den tidigare bilden inte stämmer genom att beräkna hur atmosfärsförlusten beror av en planets magnetfält, baserat på satellitmätningar från jorden, Venus och Mars. I dag är utflödet mellan 0.5 och 2 kg/s från alla tre planeterna, trots att jorden är magnetiserad medan Venus och Mars inte är det.

– En hypotetisk planet som har samma atmosfärsegenskaper som jorden men saknar magnetfält skulle ha ungefär samma utflöde som den verkliga jorden, säger Herbert Gunell.

Jordens magnetfält skapar ett gränsskikt, magnetopausen, som solvinden inte kan tränga igenom och därför kan den inte nå ner till atmosfären. Men även på omagnetiserade planeter bildas ett liknande gränsskikt som skyddar atmosfärerna där.

På magnetiserade planeter, som jorden, finns det dessutom ett utflöde från polarområdena, där jonosfären och den interplanetära rymden är ihopkopplade magnetiskt.

– Ett magnetfält skyddar en planetatmosfär mot vissa förlustprocesser, men även omagnetiserade planeter har ett liknande skydd, och förekomsten av ett magnetfält möjliggör förlust från polarområdena, vilket inte kan ske på omagnetiserade planeter, säger Herbert Gunell.

Forskarna kommer att kunna göra liknande beräkningar för att avgöra betydelsen av andra faktorer, till exempel solens ultravioletta strålning och planeternas avstånd till solen.

– Dessutom kommer vi att kunna lära oss mycket om vi får förfinade satellitmätningar i framtiden.

Originalartikel:

"Why an intrinsic magnetic field does not protect a planet against atmospheric escape" by H. Gunell, R. Maggiolo, H. Nilsson, G. Stenberg Wieser, R. Slapak, J. Lindkvist, M. Hamrin, and J. De Keyser, Astronomy & Astrophysics, 2018

https://doi.org/10.1051/0004-6361/201832934

För mer information, kontakta gärna:

Herbert Gunell, adjungerad professor på Institutionen för fysik vid Umeå universitet
Telefon: +32 2 37 30 381
E-post: herbert.gunell@physics.org