Előfizetés a lapra

A bolygók űridőjárása a Föld szolgálatában

A hét kutatója, bolygó, interjú, planetológia, űridőjárás, űrkutatás

2015/09/07

Opitz Andrea űrkutató és csillagász, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos főmunkatársa 12 év után tért haza külföldről. Svájcban doktorált, Franciaországban volt posztdoktori ösztöndíjas és legutóbb az ESTEC-ben, az Európai Űrügynökség (ESA) hollandiai központjában dolgozott. Bolygónk űridőjárásán kívül főként a Vénusz és a Mars űridőjárását kutatja, sőt az üstökösök plazmakörnyezetét is tanulmányozza. Válaszaiból megtudhatjuk, miért lehetnek nagyon hasznosak a más égitesteknél szerzett ismeretek a Föld számára.

– A csillagászat mellett a meteorológiát is elvégezte. Azért, mert szerette volna tudni, milyen idő lesz?

– Ez nagyon praktikus megközelítés lett volna, de a valódi ok sokkal egyszerűbb. Már általános iskolásként holdbázist akartam építeni, és a Magyar Csillagászati Egyesület táboraiban szerzett lelkesedésem egyértelművé tette, hogy csillagász akarok lenni. Annak idején az ELTE-n a csillagászatot csak egy másik szakkal párosításban lehetett felvenni, én a meteorológus szakot választottam. Az embereknek a meteorológiáról általában az előrejelzés jut eszükbe, de emögött tulajdonképpen sokkal mélyebb tudomány áll.

 A meteorológus diplomamunkám például a Föld és a Jupiter légkörének összehasonlításáról szólt. Földünket jelentős mennyiségű napsugárzás éri, főként ez hajtja a légköri folyamatokat. A Jupiter viszont csak 4%-át kapja a földi napsugárzásnak, mivel ötször messzebb van. Ott inkább a bolygó belső hője adja a hajtóerőt a légkörzéshez. Amíg ott ez a belső hő homogén eloszlású, addig a Föld felszínének a napsugárzás hatására történő felmelegedése az egyenlítőn nagyobb, a sarkokon kisebb. Ezért az örvények is másként viselkednek a két bolygón.

– Innen jött az űridőjárás iránti érdeklődése?

– Majdnem. A csillagász diplomamunkámat Szegő Károly űrkutatónál írtam az akkor még KFKI RMKI-nak nevezett intézetben, amit ma Wignernek hívunk. Ez a téma is kapcsolódott a Jupiterhez. A NASA 1997-ben indította a Cassini szondát a Szaturnuszhoz és 2004-ben ért oda. Útközben, 2000 végén elrepült a Jupiter mellett és az ott végzett mérési adatait vizsgáltuk. Ekkor ismerkedtem meg az űrplazmafizikával, a napszéllel és a bolygók plazmakörnyezetével, az űridőjárás legfontosabb összetevőivel.

– Tulajdonképpen mi az űridőjárás?

– Ez nagyon tág fogalom. Definíció szerint nagyjából a Nap hatása egy égitest közvetlen környezetére, légkörére, iono­szférá­jára, mag­ne­to­szfé­rá­já­ra – ha van neki. Engem elsősorban a napszél érdekel és annak hatása a különböző bolygók környezetére. Többek között azt is vizsgáljuk, hogy milyen hatással lehetnek a napkitörések az űrszondákra vagy a földi technológiákra.

A Vénusz, a Föld és a Mars űridőjárása

Forrás: ESA

– Több évig dolgozott az ESA hollandiai központjában. Ott is ezt a témát vizsgálta?

– Igen. Úgy kezdődött, hogy Svájcban a Berni Egyetemen a NASA STEREO-napszondáiból írtam a doktorimat. Ez a start előtti időszak főként a két űrszonda műszereinek építéséről szólt, ami kutatói és mérnöki feladatot is jelentett. Utána Toulouse-ban voltam posztdoktori ösztöndíjas, ahol a már repülő STEREO-napszondák plazmaműszereinek méréseit kalibráltam és analizáltam. A STEREO és más űrszondák plazmamérései alapján főként a nyugodt napszél tulajdonságait és viselkedését vizsgáltam. Ezután helyezkedtem el az Európai Űrügynökségnél, ahol egy olyan kutatási témát választottam, amelyben a nyugodt napszél, valamint a napkitörések bolygókra gyakorolt hatását vizsgáltam.

– Mi a különbség a Föld űridőjárása és más égitestek űridőjárása között?

– A Földnek erős a mágneses tere, legalábbis egyelőre. A Vénusznak és a Marsnak nincs eredendő globális mágneses tere. A Marsnál feltételezik, hogy valamikor lehetett, mert a kőzetekben van némi kéregmágnesesség, úgynevezett lokális mágneses anomáliákat figyeltek meg.

 A napszél a Napból kiáramló, többségében protonokból és elektronokból álló plazma, amelybe befagytak a Nap mágneses erővonalai. A plazmafolyamatokban igen fontos, hogy az ezzel a napszéllel találkozó akadálynak milyen tulajdonságai vannak. Nagy szerencsénk van, hogy a Naprendszerünkben minden bolygó különbözik egymástól. A Merkúrnak nincs légköre, viszont van mágneses tere. A Vénusznak van légköre, de nincs mágneses tere. A Földnek van légköre, ionoszférája és mágneses tere is, így szerencsére többnyire védve vagyunk a káros sugárzásoktól. A Marson a gyenge kéregmágnesesség viszont nem elég. A Rosetta űrszonda révén most az üstökösöket is tanulmányozhatjuk. Ezeknek az égitesteknek nincs eredendő magnetoszférájuk, viszont kialakulhat az ionoszférájuk. A Vénusz és a Mars, akárcsak az aktív üstökösök ionoszférája kölcsönhat a napszéllel, így lesz némi indukált mágneses terük. Tehát ezen bolygótestek plazmakörnyezete igen változékony, nagyon érzékeny arra, milyen a napszél változása.

Kék auróra a vörös bolygón – a Planeterella szimulációról készült felvétel

Forrás: NASA

– Mit lehet megtudni más bolygók űridőjárása alapján a mienkről?

– Gyakran felmerül a kérdés, mi lenne a Földön, ha gyengülne a mágneses tér. Azt tudjuk, hogy milyen a Vénuszon, ahol nincs mágneses tér, vagy a Marson, ahol csak pici, illetve a Földön, ahol erős. Ebből próbálunk arra következtetni, hogy mi történne, ha gyengülne a földi mágneses tér. A földtörténet során voltak és valószínűleg lesznek is mágneses pólusátfordulások, melyek során lecsökkenhet a mágneses tér erőssége. Az ilyen eseményekre szeretnénk felkészülni.

 A Naprendszer különböző pontjain végzett kutatásaink másik fontos haszna, hogy ha űrszondákat küldünk valahova, akkor a tervezéshez tudnunk kell, milyen űridőjárási körülmények közé kerülnek az érzékeny műszereink.

– Ugyanezeket a kutatásokat folytatja itthon, a Wignerben is?

– Igen, a korábbi űrmissziók adatait szeretném használni, illetve felkészülni azokra a programokra, amelyekben intézetünk is részt vesz. A következő években indul a Bepi Colombo a Merkúrhoz, a Solar Orbiter a Naphoz, a JUICE pedig a Jupiterhez. A Solar Orbiter számomra azért lesz izgalmas, mert nemcsak közelebb megy a Naphoz, mint a Merkúr pályája, hanem egy ideig olyan sebességgel fog haladni, mint a Nap rotációja, tehát adott naprajzi hosszúságon lesz. Így ugyanazt a napszélforrást lehet nyomon követni, hogy hogyan változik időben. Az új megfigyelések a korábbi kutatási eredményeimet pontosíthatják.

 Opitz Andrea az ESA-nak is dolgozott

További fontos tevékenységünk lesz az Európai Unió által finanszírozott Europlanet projektben való részvétel, amelyet idéntől már a „bolygók űridőjárása” témával is kibővítettünk. Én ezen belül a Marshoz érkező napszél tulajdonságait fogom vizsgálni.

– Nemrégiben a nemzetközi sajtó is felkapta azt a hírt, mely szerint kék sarki fényt lehet majd megfigyelni a vörös bolygón. Ön volt az egyik társszerzője az eredeti szakcikknek. Mesélne erről bővebben?

– Természetesen. A Planeterrella nevű laboratóriumi auróra-szimuláci-ókat végző francia kollégáim a földi nitrogénalapú légkört lecserélték a marsi széndioxid alapú légkörre a kísérlet folyamán. A felvételen látható kék fénylést látták. Számítógépes szimulációk és elméleti számítások során azt kaptuk, hogy a vörös bolygó felszínéről láthatnánk ilyen kékszínű aurórát akár szabad szemmel is. A megfigyeléshez nem kell a sarkokra utazni, inkább a lokális mágneses anomáliák környékén számítunk ilyen eseményekre a nagyobb napkitörések során. Űrszondák már figyeltek meg aurórát a vörös bolygónál, a Mars Express látta ultraibolyában, és nemrégiben a MAVEN-szonda is megerősítette.

 TRUPKA ZOLTÁN

 

2015/27