1296
Орбітальний апарат NASA MAVEN понад десятиліття досліджував атмосферу Марса, перш ніж зв’язок із ним було втрачено наприкінці 2025 року. Попри офіційне завершення місії, зібрані дані продовжують розкривати процеси в атмосфері Червоної планети. Новий аналіз показав, що марсіанські полярні сяйва формуються за тим самим базовим механізмом, що й земні, хоча й у набагато менших масштабах. Про це повідомляє Universe Today.
Мініатюрний цикл Данжі на Марсі
Команда науковців з Каліфорнійського університету в Берклі показала, що на Марсі діє «мініатюрний» аналог так званого циклу Данжі. Цей процес, описаний ще у 1961 році британським дослідником Джеймсом Данжі (James Dungey), пояснює, як сонячний вітер взаємодіє з магнітним полем Землі, породжує електричні струми, прискорює заряджені частинки й зрештою створює полярні сяйва.
На Землі цикл починається, коли магнітні силові лінії Сонця зближуються з земною магнітосферою й «перепід’єднуються» з нею. Це так зване магнітне перез’єднання втягує частинки сонячного вітру в магнітосферу й магнітохвіст. Частина електронів потім спрямовується назад в атмосферу, концентруючись поблизу полюсів, де й виникає сяйво.
На Марсі, як з’ясувалося, відбувається подібний процес, але замість єдиного глобального магнітного поля в нього є лише локальні «кишені» магнітосфери над сильно намагніченими ділянками кори. Саме над цими регіонами й спостерігаються високо локалізовані марсіанські сяйва.
Чому магнітні поля Землі й Марса такі різні
Земля має потужне планетарне магнітне поле завдяки динамо-ефекту в надрах: рідкий зовнішній ядровий шар обертається відносно твердого внутрішнього й генерує магнітосферу, що захищає атмосферу від прямого впливу сонячного вітру.
На Марсі ж таке динамо згасло приблизно 4 мільярди років тому, коли геологічна активність у ядрі майже припинилася. Унаслідок цього глобальне магнітне поле зникло, і планета залишилася вразливою перед потоком заряджених частинок від Сонця, що сприяло поступовій втраті атмосфери.
Невеликі магнітні регіони, які ми бачимо сьогодні, — це «скам’янілі» залишки давнього поля, зафіксовані в породах, що колись застигали в присутності сильного магнітного поля. Над ними утворюються мініатюрні магнітосфери й, як показала MAVEN, локальні полярні сяйва.
Як MAVEN склав повну картину
Щоб описати «дужкоподібний» цикл Данжі на Марсі, команда об’єднала дані одразу кількох приладів апарата MAVEN:
- магнітометра — для визначення конфігурації локальних магнітних полів;
- аналізатора електронів сонячного вітру SWEA — для вивчення потоків електронів;
- інструмента STATIC — для вимірювання складу й руху іонів у іоносфері.
Саме поєднання цих спостережень дозволило відтворити електричні струми й плазмові потоки, які огортають Марс подвійною петлеподібною структурою від денного до нічного боку. Дослідники змогли простежити, як магнітне перез’єднання над намагніченими ділянками кори запускає циркуляцію плазми й прискорює електрони до енергій, достатніх для збудження атомів в атмосфері і виникнення сяйва.
За словами провідного автора роботи Шаосуя Сю (Shaosui Xu) з Лабораторії космічних наук UC Berkeley, команда «дійшла до меж можливостей приладу STATIC», щоб витягнути потрібні дані та зібрати «останній фрагмент пазла», необхідний для розуміння цих локальних полярних сяйв.
Що це означає для майбутніх місій і планетології
Нове бачення процесів у корових магнітних полях Марса допомагає пояснити, як саме електрони отримують енергію для створення сяйв. Водночас воно поглиблює розуміння того, як космічна погода — спалахи на Сонці, корональні викиди маси та сонячний вітер — взаємодіє з атмосферою Червоної планети загалом.
Такі знання важливі для планування майбутніх роботизованих і пілотованих місій, які будуть залежати від передбачуваності йонізуючого випромінювання та заряджених частинок у навколомарсіанському просторі.
Крім того, виявлення Dungey-подібного механізму на двох настільки різних планетах — Землі з її глобальною магнітосферою та Марсі з фрагментованими магнітними «островами» — показує, що цей тип плазмової циркуляції може виникати як у великих, так і в малих масштабах. Це дає підказки, де ще в Сонячній системі можуть діяти подібні процеси.
Керівниця місії MAVEN Шеннон Каррі (Shannon Curry) з Лабораторії атмосферної та космічної фізики Університету Колорадо відзначає, що отримані результати змінюють уявлення про марсіанські полярні сяйва і стають ще одним кроком до того, щоб зрозуміти, чому Марс і Земля, попри спільну фізику, еволюціонували настільки по-різному.
MAVEN показав, як на Марсі виникають мініатюрні полярні сяйва з’явилася спочатку на Цікавості.
