|
Солнечный ветер перемешивает атмосферу Марса
|
|
|
|
Наше Солнце постоянно испускает поток высокоскоростных заряженных частиц, известных как солнечный ветер. В отличие от Земли, Марс не обладает сильным глобальным магнитным полем, защищающим его атмосферу от этого потока. В результате солнечный ветер может напрямую взаимодействовать с верхними слоями атмосферы Марса и постепенно выносить атмосферные частицы в космос.
|
|
|
|
Новое исследование, проведенное под руководством Бостонского университета и опубликованное в журнале Science Advances, показало, что этот процесс удаления может происходить аналогично ветру, дующему над поверхностью воды. На Земле ветер может создавать катящиеся волны и вихри на поверхности воды. На Марсе солнечный ветер может аналогичным образом «перемешивать» край верхних слоев атмосферы планеты и генерировать большие пограничные волны, известные как волны Кельвина-Гельмгольца.
|
|
|
|
Первый автор исследования, Чи Чжан, научный сотрудник Центра космической физики Бостонского университета (совместный проект Колледжа искусств и наук и Инженерного колледжа университета), и группа исследователей использовали в исследовании данные наблюдений миссий MAVEN и Tianwen-1. Спутник Tianwen-1 использовался для мониторинга солнечного ветра, а MAVEN наблюдал за утечкой атмосферных ионов вблизи Марса, что позволило исследователям напрямую связать условия солнечного ветра в реальном времени с утечкой атмосферных ионов на Марсе.
|
|
|
|
|
|
|
Большие облака плазмы в верхних слоях атмосферы Марса способствуют «массовой утечке» атмосферных ионов. Чжан объяснил, что, хотя ранее было предложено несколько механизмов для объяснения образования этих облаков, их происхождение оставалось неясным, поскольку прямых наблюдательных доказательств по-прежнему не хватало.
|
|
|
|
Основной проблемой в установлении связи между солнечным ветром и утечкой атмосферных ионов на Марсе было то, что один космический аппарат не мог одновременно измерять как невозмущенный солнечный ветер в атмосфере, так и утечку атмосферных ионов вблизи Марса. В более раннем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, Чжан и его коллеги продемонстрировали, что одновременные наблюдения с аппаратов MAVEN и Tianwen-1 могут напрямую связать вариации солнечного ветра в направлении потока с марсианской космической средой. Основываясь на этих наблюдениях с двух космических аппаратов, новое исследование в Science Advances определило волны Кельвина-Гельмгольца как ключевой механизм, приводящий к выходу атмосферных ионов.
|
|
|
|
Чжан и его коллеги предоставили убедительные доказательства того, что эти плазменные облака генерируются волнами Кельвина-Гельмгольца. Они также показали, что этот процесс происходит неравномерно по всей планете. «Вместо этого он в основном наблюдается на одной стороне планеты, в зависимости от направления электрического поля солнечного ветра», — сказал Чжан. Эти результаты устанавливают прямую связь между волнами Кельвина-Гельмгольца и усиленным выходом атмосферных ионов с Марса.
|
|
|
|
«Будущие исследования будут сосредоточены на выявлении условий, благоприятствующих формированию и росту волн Кельвина-Гельмгольца, и определении того, насколько они способствуют выходу атмосферных ионов с Марса», — отметил Чжан. Для дальнейших исследований потребуется больше наблюдений с космических аппаратов и усовершенствованные численные модели. Поскольку миссия MAVEN переходит в завершающую стадию, «ее богатое научное наследие будет дополнено миссией НАСА ESCAPADE, которая уже запущена и предоставит важную новую возможность исследовать потери атмосферы на Марсе, вызванные солнечным ветром», — сказал Чжан.
|
|
|
|
«Мы хотим знать, когда эти волны с наибольшей вероятностью образуются, как они развиваются и насколько сильно они могут вызывать утечку атмосферы», — сказал Чуаньфэй Дун, преподаватель Центра космической физики Бостонского университета и доцент кафедры астрономии Колледжа искусств и наук. «Этот процесс может происходить и на других планетах, не имеющих сильного магнитного поля, включая некоторые экзопланеты».
|
|
|
|
«Считается, что Марс когда-то был потенциально обитаемым, с более плотной атмосферой и жидкой водой на поверхности. Понимание того, как он стал холодной, сухой планетой, которую мы видим сегодня, важно для понимания того, как планетарные среды развиваются с течением времени», — сказал Чжан.
|
|
|
|
Источник
|
