Тайна исчезающей атмосферы Марса: новое исследование проливает свет на роль солнечного ветра

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Марс, четвертая планета от Солнца, издревле манит человечество своей загадочностью. Рыжеватый диск, видимый на ночном небе, породил множество легенд и мифов, а с развитием науки стал объектом пристального изучения. Одной из самых интригующих особенностей Марса является отсутствие глобального магнитного поля, подобного земному. Этот невидимый «щит», окутывающий нашу планету, играет важнейшую роль в защите от губительного воздействия солнечного ветра — непрерывного потока заряженных частиц, испускаемых Солнцем.

На Земле магнитное поле выступает в роли надежного барьера, отклоняя большую часть этого потока и защищая атмосферу, а вместе с ней и все живое, от губительного излучения.

Магнитосфера Марса, иллюстрация
Магнитосфера Марса, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Марс же, лишенный такой защиты, оказывается лицом к лицу с солнечным ветром. Его разреженная атмосфера, состоящая преимущественно из углекислого газа, подвергается постоянной бомбардировке заряженными частицами. В результате взаимодействия солнечного ветра с верхними слоями атмосферы Марса возникает так называемая индуцированная магнитосфера — временная и нестабильная структура, своего рода «магнитный пузырь», образующийся благодаря обтеканию ионизированных слоев атмосферы солнечным ветром.

a-c, Напряженность и направление магнитного поля, спроецированные на показанную плоскость: YMSE = 0 (a), ZMSE = 0 (b) и XMSE = 0 (c). d-f, плотность протонов: YMSE = 0 (c), ZMSE = 0 (d) и XMSE = 0 (e). g-i, плотность: YMSE = 0 (g), ZMSE = 0 (h) и XMSE = 0 (i). Черные стрелки показывают направление потока ионов. Оси масштабированы по радиусу Марса, Rm.
a-c, Напряженность и направление магнитного поля, спроецированные на показанную плоскость: YMSE = 0 (a), ZMSE = 0 (b) и XMSE = 0 (c). d-f, плотность протонов: YMSE = 0 (c), ZMSE = 0 (d) и XMSE = 0 (e). g-i, плотность: YMSE = 0 (g), ZMSE = 0 (h) и XMSE = 0 (i). Черные стрелки показывают направление потока ионов. Оси масштабированы по радиусу Марса, Rm.
Автор: Zhang, Q., Barabash, S., Holmstrom, M. et al. Mars's induced magnetosphere can degenerate. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07959-z CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Долгое время ученые полагали, что эта индуцированная магнитосфера, пусть и не такая мощная, как земная, все же обеспечивает некоторую защиту планеты от солнечного ветра. Однако новое исследование, проведенное шведскими учеными из IRF (Шведский институт космической физики) и Университета Умео, выявило неожиданный и тревожный факт: индуцированная магнитосфера Марса может «ломаться» при определенных условиях.

Основные области и границы вырожденной магнитосферы и околомарсианской среды для почти параллельной IMF. Оси координат MSE и ключевые векторы показаны для справки (не в масштабе)
Основные области и границы вырожденной магнитосферы и околомарсианской среды для почти параллельной IMF. Оси координат MSE и ключевые векторы показаны для справки (не в масштабе)
Автор: Zhang, Q., Barabash, S., Holmstrom, M. et al. Mars's induced magnetosphere can degenerate. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07959-z CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Анализируя данные, собранные за два десятилетия работы прибора ASPERA-3 (анализатор космической плазмы и энергичных атомов) на борту космического аппарата Mars Express, а также информацию с зонда MAVEN (миссия NASA по изучению атмосферы и летучих веществ Марса), ученые обнаружили, что при совпадении направления потока протонов в солнечном ветре с направлением его магнитного поля защитный «пузырь» вокруг Марса деформируется и может даже временно исчезать.

Траектории MAVEN и MEX в системе координат MSO (ось x направлена на Солнце, ось y находится в плоскости орбиты Марса, перпендикулярна оси x и противоположна движению Марса, а ось z завершает правостороннюю систему координат).
Траектории MAVEN и MEX в системе координат MSO (ось x направлена на Солнце, ось y находится в плоскости орбиты Марса, перпендикулярна оси x и противоположна движению Марса, а ось z завершает правостороннюю систему координат).
Автор: Zhang, Q., Barabash, S., Holmstrom, M. et al. Mars's induced magnetosphere can degenerate. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07959-z CC-BY 4.0 Источник: www.nature.com

Это открытие имеет крайне важное значение для понимания процессов, происходящих на Марсе. Дело в том, что солнечный ветер, беспрепятственно проникая в атмосферу планеты, сталкивается с ее молекулами и «выбивает» их в космическое пространство. Этот процесс, называемый атмосферной эрозией, стал причиной того, что за миллиарды лет Марс потерял значительную часть своей атмосферы, превратившись из теплой и влажной планеты, возможно, пригодной для жизни, в холодную и сухую пустыню.

Дегенерация индуцированной магнитосферы, вызванная особым расположением магнитного поля и потока протонов солнечного ветра, может существенно усиливать атмосферную эрозию. Это означает, что Марс продолжает терять свою атмосферу, и этот процесс может протекать быстрее, чем предполагалось ранее.

Полученные результаты не только расширяют наши знания о взаимодействии Марса с окружающей космической средой, но и имеют ключевое значение для понимания эволюции планеты и перспектив поиска следов жизни.

Дальнейшие исследования в этой области помогут более точно оценить скорость атмосферной эрозии и ее влияние на климат Марса, а также разработать более эффективные стратегии для будущих миссий на Красную планету. Возможно, когда-нибудь человечество найдет способ восстановить атмосферу Марса и сделать его вновь пригодным для жизни, но для этого необходимо глубокое понимание всех процессов, происходящих на этой загадочной планете.

1 комментарий

Z
Печально. Было бы неплохо иметь запасную планету. Хотя кто его знает, что бы там выросло.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Что 200 миллионов лет удерживало Землю в состоянии замерзшей планеты без воздуха — и какая реакция в океане это изменила

Появление кислорода в атмосфере Земли долгое время описывали как единовременный переход. Считалось, что около 2,4 миллиарда лет назад морские цианобактерии освоили фотосинтез и сравнительно быстро...

Акустические кабели: физика и слепые тесты против эзотерики, и почему банан звучит как кабель за $4100

Разбор без лаборатории и спонсорских образцов: физика, слепые тесты и здравый смысл от человека, который пусть и не эксперт по акустике, зато умеет читать даташиты и отличать измерения от ощущений.

«Кальмар-бочка» из юрского периода: в США нашли странного хищника, не похожего ни на один известный вид

Около 160 миллионов лет назад, во второй половине юрского периода, значительную часть запада современной Северной Америки покрывало мелководное море Сандэнс. Этот длинный и узкий морской залив...

Японский «муравей с клеевым пистолетом»: биологи выяснили, как он склеивает врагов нитями из жала

У большинства жалящих насекомых — пчел, ос и муравьев — жало и связанная с ним ядовитая железа выполняют одну и ту же задачу. Насекомое пробивает внешнюю оболочку тела...

Почему на кассетных магнитофонах был счётчик с тремя цифрами, который не показывал время

На передней панели советского магнитофона «Маяк-231-стерео» находилось небольшое окошко с тремя цифрами. Во время воспроизведения они постепенно менялись, а при перемотке начинали быстро мелькать....

Гора Рашмор: как лица президентов высекали в скале динамитом и пневматическими инструментами

Гора Рашмор выглядит так, будто четыре гигантских лица медленно проступили из гранита под рукой скульптора. На деле большая часть этой работы была совсем не похожа на привычную резьбу по камню....