Как Марс теряет атмосферу: физики измерили влияние солнечного ветра

У Земли есть сильное глобальное магнитное поле. Оно отклоняет солнечный ветер и защищает атмосферу. У Марса такого поля нет. Заряженные частицы бьют прямо по верхним слоям его газовой оболочки.

Граница атмосферы реагирует на солнечный ветер как поверхность воды на порыв обычного ветра. Сначала появляется рябь. Затем она перерастает в крупные волны и завихрения. Физики называют их волнами Кельвина — Гельмгольца. На Марсе эти волны формируют на краю атмосферы большие облака плазмы. Позже такие облака отрываются и улетают в открытый космос.

Все о Марсе: есть ли жизнь, сколько лететь и почему называют Красной планетой

Ученые давно пытались найти причину появления плазменных облаков, но доказать гипотезы не получалось. Одному космическому аппарату не под силу одновременно собирать данные в двух местах. Он не может измерять параметры солнечного ветра вдали от планеты и фиксировать потерю ионов на ее орбите.

Задачу решили с помощью двух зондов. Китайский аппарат «Тяньвэнь-1» следил за солнечным ветром. Американский MAVEN в это же время фиксировал уход атмосферы.

Данные совпали и команда под руководством научного сотрудника Чи Чжана связала порывы солнечного ветра с потерей ионов. Процесс идет неравномерно. Облака плазмы отрываются в основном с одной стороны планеты. Выбор стороны зависит от направления электрического поля солнечного ветра.

Исследователи планируют рассчитать долю таких волн в общей потере атмосферы Марса. Для этого потребуются новые орбитальные наблюдения и численные модели. Миссия MAVEN официально завершилась. Ей на смену пришел зонд NASA ESCAPADE. Он уже запущен и продолжит собирать данные о планете.

Соавтор исследования Чуанфэй Дун считает описанный механизм разрушения атмосферы универсальным. Он может работать на любых планетах без сильного магнитного поля. Это относится и к экзопланетам.

На обложке иллюстрация Chi Zhang, Boston University