On the origin of the tailward velocity of O⁺ ions over the magnetic poles of Mars

 

M. Reyes–Ruiz,¹ H. Aceves,¹ and H. Pérez–de–Tejada²

 

¹ Instituto de Astronomía, Universidad Nacional Autónoma de México, Apdo. Postal 877, 22800 Ensenada, B. C., Mexico. (maurey@astrosen.unam.mx, aceves@astrosen.unam.mx).

² Instituto de Geofísica, Universidad Nacional Autónoma de México, 04510 Mexico D.F., Mexico. (Pérezdet@geofisica.unam.mx).

 

Received 2009 August 17
Accepted 2010 January 11

 

RESUMEN

A partir del análisis de la dinámica de iones O⁺ de origen ionosférico en la ionofunda de Marte, acelerados por el campo eléctrico convectivo del viento solar (pick up ions), determinamos su velocidad promedio sobre los polos magnéticos del planeta. Estas velocidades se comparan con mediciones in situ de la nave Mars Express. Con base en nuestros resultados encontramos que las velocidades de los iones O⁺ medidos sobre los polos magnéticos del planeta, que son esencialmente en la dirección antisolar, con componentes y y z muy pequeñas, no se pueden explicar en términos del movimiento girotrópico de las partículas exclusivamente. Concluimos entonces que la velocidad de los iones O⁺ sobre los polos magnéticos del planeta resultan de la acción de fuerzas de tipo viscoso que transfieren momento entre el viento solar y el plasma ionosférico en la ionofunda de Marte.

 

ABSTRACT

We numerically simulate the dynamics of a population of O⁺ ions of ionospheric origin picked–up by the solar wind in the dayside ionosheath of Mars. Their average velocity as they reach the magnetic polar regions of the planet is compared with in situ measurements of the Mars Express spacecraft. We find that the velocity of O⁺ ions measured over the magnetic poles of the planet, which is essentially tailward with very small y and z–components according to measurements, cannot be accounted for solely in terms of particle gyromotions. We suggest that the velocity of O⁺ ions over the magnetic poles of the planet is more probably the result of wave–particle interactions that mediate the transfer of momentum from the solar wind plasma to ionospheric plasma and newly born ions in the ionosheath.

Key Words: planets and satellites: individual (Mars) — plasmas — solar wind.

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

ACKNOWLEDGMENTS

MRR and HA acknowledge the Financial support of DGAPA–Universidad Nacional Autónoma de México project IN109409–3.

 

REFERENCES

Acuña, M., et al. 1998, Science, 279, 1676        [ Links ]

Barabash, S., et al. 2006, Space Sci. Rev., 126, 113        [ Links ]

Bertucci, C., et al. 2004, AdSR, 33, 1938        [ Links ]

Bridge, H., Lazarus, A., Snyder, C., Smith, E., Davies, I., Coleman, P., & Jones, D. 1967, Science, 158, 1669         [ Links ]

Crider, D. H., Brain, D. A., Acuña, M., Vignes, D., Mazelle, C., & Bertucci, C. 2004, Space Sci. Rev., 111, 203         [ Links ]

Jackson, J. D. 1975, Classical Electrodynamics (2nd ed.; New York: Wiley)         [ Links ]

Lesieur, M. 1991, Turbulence in Fluids (Dordrecht: Kluwer)         [ Links ]

Luhmann, J. G., & Schwingenshuh, K. 1990, J. Geophys. Res., 95, 939         [ Links ]

Lundin, R., Barabash, S., Fedorov, A., Holmström, M., Nilsson, H., Sauvaud, J.–A., & Yamauchi, M. 2008, Geophys. Res. Lett., 35, 9203        [ Links ]

Lundin, R., et al. 1990, Geophys. Res. Lett., 17, 873         [ Links ]

Lundin, R., et al. 2004, Science, 305, 1933         [ Links ]

Pérez–de–Tejada, H. 1995, Space Sci. Rev., 72, 655        [ Links ]

––––––––––. 1998, J. Geophys Res., 103, 31499         [ Links ]

––––––––––. 2001, J. Geophys. Res., 106, 211         [ Links ]

––––––––––. 2004, AdSR, 33, 167         [ Links ]

––––––––––. 2005, ApJ, 618, L145        [ Links ]

Pérez–de–Tejada, H., & Dryer, M. 1976, J. Geophys. Res., 81, 2023        [ Links ]

Pérez–de–Tejada, H., Intriligator, D. S., & Scarf, F. L. 1985, J. Geophys. Res., 90, 1759        [ Links ]

Pérez–de–Tejada, H., & Lundin, R. 2008, AGU Fall Meeting, Abstract P13B–1307        [ Links ]

Pérez–de–Tejada, H., Lundin, R., Durand–Manterola, H., & Reyes–Ruiz, M. 2009, J. Geophys. Res., 114, 106        [ Links ]

Reyes–Ruiz, M., Díaz–Méndez, E., & Pérez–de–Tejada, H. 2008, A & A, 489, 1319        [ Links ]

Reyes–Ruiz, M., & Pérez–de–Tejada, H. 2008, AGU Fall Meeting, Abstract P13B–1313        [ Links ]

Reyes–Ruiz, M., Pérez–de–Tejada, H., Aceves, H., & Vázquez, R. 2009, arXiv:0812.1189        [ Links ]

Riedler, W., et al. 1991, Planet. Space Sci., 39, 75        [ Links ]

Romanov, S. A., Smirnov, V., & Vaisberg, O. 1979, Cosmic Res., 16, 603        [ Links ]

Shefer, R., Lazarus, A., & Bridge, H. 1979, J. Geophys Res., 84, 2109        [ Links ]

Spreiter, J., & Stahara, S. 1980, J. Geophys Res., 85, 7715        [ Links ]