В декабре 2022 года орбитальная станция НАСА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), изучающая атмосферу Марса, зафиксировала неожиданное «снижение» солнечного ветра. По мнению ученых, это произошло из-за уникального солнечного события, которое оказалось настолько сильным, что создало область пониженного давления в потоке заряженных частиц, распространяющихся по Солнечной системе.
Анализ данных, полученных с помощью MAVEN, выявил существенное снижение числа частиц, формирующих солнечный ветер и достигающих Марса. Отсутствие давления солнечного ветра привело к расширению марсианской атмосферы и магнитосферы на многие километры.
Недавно на Осенней встрече Американского геофизического союза в Сан-Франциско была представлена работа, посвященная анализу данных, полученных аппаратом MAVEN. Исследование акцентирует внимание на том, что эта миссия является единственным действующим на Марсе средством, позволяющим одновременно отслеживать активность Солнца и изменения в марсианской атмосфере, вызванные этим солнечным воздействием.
Действие солнечного ветра
Солнечный ветер представляет собой непрерывный выброс заряженных частиц, преимущественно электронов и протонов, из солнечной короны. Этот поток распространяется в космическом пространстве на огромной скорости, которая может превышать 900 километров в секунду. Причиной его образования является высокая температура и энергия Солнца, взаимодействующие с солнечным магнитным полем и приводящие к постоянному потоку частиц.
Солнечный ветер распространяется по всей Солнечной системе, взаимодействуя с магнитными полями планет и окружающей космической средой. Взаимодействие с планетарными магнитными полями приводит к возникновению полярных сияний. Однако солнечный ветер способен вызывать геомагнитные бури, когда на Солнце происходят интенсивные вспышки. Эти бури могут приводить к сбоям в спутниковой связи, повреждать электросети и вызывать полярные сияния на более низких широтах, чем обычно.
Солнечный ветер способен изменять форму и протяженность магнитных полей, а также влияет на атмосферные процессы. На планетах, не обладающих сильным магнитным полем, например на Марсе, солнечный ветер оказывает непосредственное воздействие на атмосферу. Он создает давление на магнитосферу и ионосферу Марса, а также способствует утечке атмосферных газов.
Солнечное событие, зафиксированное MAVEN
Декабрьское солнечное событие 2022 года, приведшее к «исчезновению» солнечного ветра, зафиксированное MAVEN, было вызвано тем, что более быстрый поток солнечного ветра обогнал более медленный. Этот быстрый поток действовал подобно метле, сметая и сжимая две области вместе, что привело к резкому уменьшению потока заряженных частиц, распространяющихся в космическом пространстве.
MAVEN зафиксировал образовавшийся вакуум, возникший в результате взаимодействия. Орбитальный аппарат зарегистрировал заметное уменьшение плотности потока, которое напоминало внезапное отключение.
Ученые теперь смогли объяснить это «исчезновение» солнечного ветра, которое также вызвало необычные процессы во взаимодействии магнитосферы и ионосферы Марса.
Последствия этого события на Марсе
Снижение плотности солнечного ветра в сотни раз привело к уменьшению давления в магнитосфере и ионосфере планеты. В результате эти слои атмосферы увеличились в размерах, растянувшись на тысячи километров и превысив свой обычный размер более чем втрое.
Ионосфера и магнитосфера также претерпели значительные трансформации. Обычно интегрированное в марсианскую ионосферу магнитное поле Солнца было вытеснено, что привело к потере ею намагниченности. Одновременно, область между солнечным ветром и магнитосферой стала характеризоваться отсутствием электромагнитной активности.
Анализ данных, полученных аппаратом MAVEN, касающихся этого значительного события и последовавших за ним изменений и развития всей системы, будет иметь ключевое значение для углубленного понимания процессов, приведших к потере атмосферы и воды на Марсе.
Нечастое явление, однако повторение возможно в обозримом будущем
Подобное исчезновение солнечного ветра – крайне редкое событие. Миссия MAVEN впервые получила возможность наблюдать его. Кроме того, только MAVEN обеспечил одновременные измерения как активности Солнца, так и марсианской атмосферы.
Учитывая, что это явление, как правило, возникает на фоне повышенной солнечной активности, весьма вероятно, что в ближайшее время произойдут новые подобные события. Действительно, по мере приближения Солнца к пику 11-летнего цикла активности, ожидаемому в 2024-2025 годах, миссия MAVEN, вероятно, соберет больше данных. Это, в свою очередь, позволит расширить наши знания об экстремальных солнечных проявлениях.