Marsionosfärens respons under solens superstorm i maj 2024

När en avlägsen solstorm skakade Mars himmel

I maj 2024 målade en kolossal storm på Solen inte bara ovanliga norrsken över Jorden, utan drabbade även Mars. Denna studie visar hur utbrottet av solenergi dramatiskt omformade den elektriskt laddade övre atmosfären — jonosfären — runt den röda planeten. Genom att fånga händelsen nästan i realtid med kretsande rymdfarkoster registrerade forskarna den starkaste förstärkningen som någonsin observerats i ett av Mars centrala jonosfärlager, vilket avslöjar nya detaljer om hur solstormar kan påverka planeter utan ett globalt skyddande magnetfält.

Lyssna genom Mars atmosfär

För att följa hur Mars jonosfär reagerade använde forskarna en teknik kallad ömsesidig radiookkultation, där ett rymdfarkost sänder en stabil radioton genom planetens atmosfär till en annan farkost. När signalen bryter mot Mars kant böjs och fördröjs den beroende på hur många laddade partiklar den passerar. Genom att noggrant mäta dessa små förändringar kan forskarna rekonstruera en vertikal profil av elektrondensitet — i praktiken en ljudningskurva av jonosfären, från cirka 80 kilometer upp till flera hundra kilometer. Sedan 2020 har Mars Express och ExoMars Trace Gas Orbiter utfört sådana mätningar ungefär en gång i veckan och successivt byggt upp en referensbild av Mars jonosfäriska beteende över säsonger och solförhållanden.

Superstormen anländer

I början av maj 2024 utlöstes en serie intensiva utbrott på Solen: kraftfulla flammor, skurar av högenergetiska partiklar och en stor plasmamoln känd som en koronamassutkastning. Dessa händelser gav upphov till den starkaste geomagnetiska stormen på decennier vid Jorden och, kort därefter, störde rymdmiljön vid Mars. Den 15 maj, bara tio minuter efter att strålningen från en X-klass solflamma nått Mars, utförde de två europeiska rymdfarkosterna en schemalagd radiookkultation över den södra regionen Sisyphi Planum. Den lyckliga timingen gav en ögonblicksbild av Mars jonosfär just när stormens strålning toppade, vilket gjorde det möjligt för teamet att jämföra denna ”stormprofil” med dussintals tidigare, lugnare observationer tagna under liknande ljusförhållanden.

Rekordstor förstärkning i ett dolt lager

Den mest slående förändringen visade sig i det lägre av Mars två huvudjonosfärlager, kallat M1, beläget kring 90–110 kilometers höjd. Under stormen växte detta lags topp i elektrondensitet till omkring 2,8 gånger det normala — den största förstärkningen som någonsin registrerats — samtidigt som det lyfte sig ungefär 6,5 kilometer högre. Det övre M2-lagret, runt 150 kilometer, ökade endast med cirka 45 procent och försköts uppåt i liknande grad. Mjuka röntgenmätningar från NASAs MAVEN-sond visade att den inkommande röntgenenergin ökade med ungefär en faktor tre, långt mindre än vad äldre teorier förutspått skulle krävas för en så stor M1-reaktion. Denna diskrepans tyder på att tidigare modeller underskattat hur effektivt högenergetiskt ljus från Solen kan utlösa sekundära jonisationer, där energirika elektroner sätter igång kaskader av ytterligare kollisioner och jonisationer i den tunna marsluften.

Uppvärmning, vågor på hög höjd och vad som inte förändrades

Utöver det förstärkta M1-lagret lämnade stormen andra spår. Både M1- och M2- toppe var förskjutna uppåt, vilket antyder uppvärmning och expansion av den neutrala atmosfären under — sannolikt en fördröjd effekt av koronamassutkastningen och de partikelstörningar som gungat Mars i mer än ett dygn. En mindre men tydlig förstärkning noterades runt 245 kilometers höjd, vilket författarna föreslår kan vara relaterat till instabiliteter där solvinden borstar Mars övre atmosfär, eller till strömmar av joner som flyter utåt längs förvrängda magnetfältlinjer. Samtidigt förblev vissa saker förvånansvärt stabila: den övre delen av M2-lagret komprimerades inte kraftigt, den nedre neutrala atmosfären under cirka 100 kilometer visade inga stora strukturella förändringar, och det övergripande avståndet mellan M1- och M2-topparna förändrades knappt.

Varför detta är viktigt för framtida Marsuppdrag

För en allmän läsare är huvudbudskapet att Mars övre atmosfär är mycket mer känslig för solstormar än man tidigare trott, särskilt i dess lägre jonosfärlager. Ett utbrott av solröntgen strålning kan snabbt förstärka denna region, inte bara genom direkt jonisation utan också via kedjor av sekundära kollisioner, och kan värma upp och svälla den omgivande luften. Att förstå dessa effekter är avgörande för planeringen av framtida robotiska och bemannade uppdrag: radiokommunikation, navigationssignaler och till och med atmosfäriskt motstånd på rymdfarkoster kan alla påverkas under sådana stormar. Denna studie visar att med regelbunden, högprecisionsövervakning kan vi fånga dessa sällsynta händelser i handling och förfina våra modeller för hur Solen formar miljöerna kring steniga planeter — Mars i dag, och kanske andra världar i morgon.

Citering: Parrott, J., Sánchez-Cano, B., Svedhem, H. et al. Martian ionospheric response during the may 2024 solar superstorm. Nat Commun 17, 2017 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69468-z

Nyckelord: Mars jonosfär, solstorm, solflamma, rymdväder, radiookkultation