Mars och kometer har mycket gemensamt. Mars är en liten planet, och på grund av sin låga massa har den en exosfär som sträcker sig långt ut i rymden. Exosfären är den allra översta delen av atmosfären. En komet har en verkligt liten massa, och man skulle kunna se den som en extrem version av Mars. Kometernas banor genom solsystemet är synnerligen elliptiska, och när de är långt bort från solen är kometerna bara kalla frusna klumpar utan atmosfärer. Men när de kommer in närmare solen hettas de upp och gaser förångas från ytan, vilket bildar en kometatmosfär.

Gaserna i kometatmosfären joniseras av solens ultravioletta strålar och skapar därigenom ett plasma (en joniserad gas). Det händer även vid Mars, och faktiskt kring alla planeter som är försedda med atmosfärer. I både planet- och kometfallet bildas det skyddande barriärer i plasmat: en bogchock och en inducerad magnetosfär vid Mars, och kring en komet finns det en bogchock, en kavitet utan solvindsjoner och en diamagnetisk kavitet. För Mars genomgår de här gränsskikten vissa förändringar beroende på säsong och solvindsparametrar. Kometer å andra sidan transformeras helt när de färdas genom solsystemet. Långt från solen finns inget av dessa gränsskikt, men när kometen börjar närma sig solen kan vi se gränsskikten utvecklas. Till exempel är det första gränsskiktet som bildas den unga bogchocken (the infant bow shock på engelska), och det utvecklas sedan till en stor bogchock liknande de som finns vid planeter. Vi upptäckte den unga bogchocken vid komet 67P/Churyumov-Gerasimenko med hjälp av data från ESA:s rymdsond Rosetta.

Man kan se en komet som ett laboratorium för magnetosfärsfysik på omagnetiserade planeter, som Mars, på grund av de förändringar de genomgår på sin väg genom solsystemet, och dessa förändringar är inte tillgängliga på planeter som hela tiden befinner sig på ungefär samma avstånd till solen. På det här sättet kan komter lära oss hur ett system svarar på förändringar i UV strålning, solvindsparametrar, utgasningshastighet. Man kan nå tillstånd som inte finns på Mars idag, men som kan ha varit viktiga för växelverkan mellan Mars och solvinden tidigare i solsystemets historia och för exoplaneter i andra solsystem än vårt.

Vi kommer att använda NASA:s rymdsond MAVEN tillsammans med ESA:s Mars Express för att utforska asymmetrier i bogchocken hos Mars, specifikt i riktningen längs solvindens elektriska fält. Den unga bogchocken vid kometer är även den asymmetrisk i just den riktningen.

Undersökningar med data från Rosetta visade att det elektriska fältet, när kometen var långt från solen, kunde beskrivas som en summa av tre bidrag: solvindens konvektiva elektriska fält; det ambipolära fältet, som orsakas av att elektroner rör sig ut från kometkärnan fortare än jonerna, och slutligen polarisationsfältet som beror på att elektronerna driver i en annan riktning än jonerna. Vi kommer att använda data från Rosetta vid komet 67P för att ta reda på under vilka förhållanden polarisationsfältet är viktig. För Mars kommer vi att använda MAVENdata för att besvara samma fråga.

Vi kommer att jämföra vad vi får fram från satellitmätningar med resultat från datorsimuleringar. Vi kommer att använda både Particle In Cellsimuleringar, där både elektroner och joner betraktas som partiklar, och hybridsimuleringar där elektronerna behandlas som en vätska. Det kommer att hjälpa oss att tolka mätningarna och även att göra förutsägelser som är relevanta för till exempel ESA:s nästa kometprojekt, Comet Interceptor.

Den här forskningen har betydelse för atmosfärsflykt, eftersom gränsskiktens position kring en planet påverkar hur solvinden växelverkar med atmosfären, och elektriska fält är det som orsakar att joner accelereras ut i rymden. Atmosfärsflykt är i sin tur viktigt för frågan om en planet kan behålla sin atmosfär, och det påverkar huruvida planeten är beboelig eller ej, både för planeter i vårt solsystem och i andra.