ESA:s Marssonder spårar massiv solstorm

När en massiv solsuperstorm svepte fram genom solsystemet i maj 2024 gav den europeiska rymdorganisationens (ESA) flotta av Mars-sonder en sällsynt förstaparksposition till händelsens intensitet. Det avslöjades att den röda planetens övre atmosfär blev kraftigt superladdad, samtidigt som rymdfarkosternas sensorer drabbades av betydande strålningsinducerade tekniska störningar. Enligt en ny studie publicerad i Nature Communications den 5 mars 2026, dokumenterade Mars Express och ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) den mest dramatiska atmosfäriska reaktionen på solaktivitet som någonsin registrerats vid planeten, inklusive en ökning av elektrontätheten på nästan 300 %.

Solsuperstormen i maj 2024

Solsuperstormen härrörde från den hyperaktiva solfläcksregionen AR3664, som skickade ut en serie X-klass-flares och koronamassutkastningar (CME:er) som träffade jorden innan de nådde Mars. Medan jorden upplevde geomagnetiska stormar på G5-nivå och färgstarka polarsken, fortsatte stormen sin resa genom det inre solsystemet. Bara några dagar senare träffade den Mars miljö med snabbrörligt, magnetiserat plasma och högenergetisk röntgenstrålning som flödade in i planetens tunna atmosfär.

Tidslinjen för stormens ankomst fångades med oöverträffad precision av ESA:s väderövervakare i rymden. ExoMars Trace Gas Orbiter registrerade en strålningsdos motsvarande 200 dagars ”normal” exponering på bara 64 timmar. Huvudförfattaren Jacob Parrott, forskningsstipendiat vid ESA, noterade att påverkan var anmärkningsvärd och utgjorde den största reaktionen på en solstorm som någonsin observerats vid den röda planeten. Händelsen gjorde det möjligt för forskare att synkronisera data från flera uppdrag, inklusive NASA:s MAVEN, för att bygga en omfattande karta över hur solenergi sprids genom Mars-systemet.

Varför drabbades Mars-sonderna av störningar under solhändelsen?

Mars-sonderna drabbades av störningar eftersom högenergetiska protoner från solsuperstormen fysiskt träffade känsliga elektroniska komponenter, specifikt de stjärnföljare som används för navigering. Dessa energirika partiklar skapade en ”snöeffekt” i sensordatan, vilket överväldigade mjukvarans förmåga att skilja stjärnor från strålningsträffar. Även om uppdragen Mars Express och TGO är konstruerade med strålningsresistenta komponenter, utlöste den enorma mängden partiklar tillfälliga datorfel och fördröjningar i databehandlingen.

Den tekniska förklaringen till dessa fel ligger i ”single-event upsets” orsakade av energirika solpartiklar. När stormen nådde sin kulmen registrerade instrumentet ASPERA-4 på Mars Express och strålningsmonitorerna på TGO ett bombardemang av partiklar som var så tätt att det hotade att blända omloppssensorerna. ”Rymdfarkosterna byggdes med dessa faror i åtanke”, förklarade Jacob Parrott och noterade att specifika system för att upptäcka och åtgärda dessa fel gjorde det möjligt för sonderna att återhämta sig snabbt. Denna motståndskraft är ett bevis på ESA:s ingenjörskonst, men den belyser samtidigt den pågående sårbarheten hos digitala system i den tuffa miljön i rymden under ett solmaximum.

Hur påverkar Mars brist på magnetfält effekterna av solstormar?

Bristen på ett globalt magnetfält på Mars gör att partiklar från solstormar kan tränga direkt in i den övre atmosfären, vilket orsakar utbredd jonisering och atmosfärisk inflation. Till skillnad från jorden, som har en magnetosfär som fungerar som en sköld och avleder laddade partiklar mot polerna, tar den martianska jonosfären emot solvindens fulla kraft. Detta resulterar i ett ”superladdat” tillstånd över hela planeten snarare än lokala polarsken.

Denna fundamentala skillnad i planetärt försvar innebär att rymdväder har en mycket mer invasiv inverkan på Mars. Under händelsen i maj 2024 interagerade solvinden direkt med den martianska jonosfären, vilket fick atmosfären att ”svälla upp” eller blåsas upp. Detta fenomen ökar luftmotståndet för satelliter på låg höjd och förändrar kemin i de övre lagren. Eftersom det inte finns något magnetiskt ”paraply” sker energiavsättningen globalt, vilket sliter bort elektroner från neutrala atomer och skapar ett tätt hölje av plasma som kan dröja kvar i flera dagar efter den initiala solfacklan.

Atmosfärisk superladdning och partikelflykt

Det mest slående fyndet i studien i Nature Communications var kvantifieringen av den atmosfäriska superladdningen, där elektronnivåerna på 130 kilometers höjd steg med häpnadsväckande 278 %. Denna ökning representerar den högsta elektrontäthet som någonsin registrerats i den martianska jonosfären. Genom att använda en teknik som kallas radiookkultation – där Mars Express skickar en signal till TGO när den passerar bakom planeten – kunde forskare mäta hur dessa elektroner bröt radiovågorna, vilket gav en högupplöst bild av atmosfärslagren.

• 110 km höjd: Elektrontätheten ökade med 45 % över basnivåerna.
• 130 km höjd: Elektrontätheten ökade med 278 %, vilket skapade ett ”superladdat” lager.
• Jonosfärisk respons: Stormen orsakade omedelbar jonisering av neutrala gaser, vilket i effektivt omvandlade den övre atmosfären till ett högledande plasma.
• Datavalidering: Mätningarna bekräftades med hjälp av korsrefererade data från NASA:s MAVEN-uppdrag och radarinstrumentet MARSIS.

Denna atmosfäriska excitering har långsiktiga konsekvenser för planetens utveckling. Colin Wilson, ESA:s projektforskare för Mars Express, förklarade att dessa händelser driver på processen där atmosfären ”skalas av” ut i rymden. När solstormen avsätter energi accelererar den joner till flykthastighet, vilket bidrar till den historiska förlusten av Mars vatten och luft. Att förstå denna process är avgörande för att rekonstruera planetens klimathistoria och fastställa hur en en gång beboelig värld blev en frusen öken.

Finns det risker för framtida Mars-uppdrag vid solsuperstormar?

Ja, solsuperstormar utgör kritiska risker för framtida Mars-uppdrag, inklusive dödliga strålningsdoser för astronauter och total avbrott i kommunikations- och radarsystem. Utan ett magnetfält som avleder partiklar kan utforskare på ytan utsättas för strålningsnivåer motsvarande dussintals röntgenundersökningar av bröstkorgen vid en enda händelse, vilket kräver utveckling av specialiserade habitat och tidiga varningssystem.

Utöver det biologiska hotet utgör den superladdade jonosfären ett betydande hinder för operativa insatser. Den höga elektrontäthet som observerades under stormen i maj 2024 kan blockera eller förvränga radiosignaler som används för kommunikation mellan ytan och kretsande rymdfarkoster. Dessutom kan radarinstrument som används för att kartlägga underjordisk is – en livsviktig resurs för framtida kolonister – bli oanvändbara under solmaximum. Jacob Parrott betonade att dessa fynd är en ”nyckelfaktor i uppdragsplaneringen”, eftersom de dikterar när det är säkert för människor att vistas på ytan och när kritiska dataöverföringar bör ske.

Implikationer för framtida mänsklig utforskning

De data som samlats in av ESA:s sonder understryker nödvändigheten av ett robust varningssystem för rymdväder mellan planeterna. För framtida Mars-kolonister kommer ”säkra” perioder för aktivitet på ytan att dikteras av solcykler och övervakning av aktiva regioner som AR3664. Eftersom Mars saknar en naturlig sköld kan astronauter behöva söka skydd i lavatunnlar eller specialbyggda strålningsvalv under hög solaktivitet för att undvika de doser motsvarande 200 dagar som mättes upp av TGO.

Framöver planerar ESA att utöka användningen av radiookkultation mellan sonder, en teknik som har visat sig vara ovärderlig för att övervaka den martianska miljön i realtid. Genom att använda Mars Express och ExoMars TGO som ett nätverk med två mätpunkter kan forskare nu förutsäga hur en storm som träffar jorden kan bete sig när den når den röda planeten. Detta proaktiva förhållningssätt till rymdväder är det första steget mot att bygga framtidens ”vädersatelliter”, vilket säkerställer att nästa generation utforskare är förberedd på vår stjärnas temperamentsfulla natur.