В течение миллиардов лет поток заряженных частиц от Солнца постепенно удаляет атмосферу с Марса. Этот механизм оказывает влияние гораздо более сложным и непредсказуемым образом, чем представлялось ранее. Недавно исследователи получили конкретные свидетельства того, как именно из газовой оболочки Красной планеты высвобождаются массивные скопления кислорода.

Огромный промежуток времени назад Красная планета обладала сильным магнитным щитом, намного более густой атмосферой и открытыми водоемами на своей поверхности. Климат там был существенно ближе к земному, что создавало подходящие условия для возникновения жизни. Однако впоследствии геологическая активность снизилась, а защита в виде магнитосферы исчезла. Без нее атмосферные газы начали рассеиваться в космическом пространстве.

В настоящее время главным способом потери кислорода (более восьмидесяти процентов) из марсианской атмосферы является процесс «утечки» атомов, обладающих высокой скоростью и температурой. Этот процесс протекает в два этапа в верхних слоях воздушной оболочки.

На первом этапе солнечное ультрафиолетовое излучение вырывает электроны из молекул, трансформируя их в положительно заряженные частицы-ионы. Затем при рекомбинации ионов со свободными электронами высвобождается энергия, которая ускоряет некоторые атомы кислорода до значительных скоростей. Эти разогнанные атомы покидают планету.

Другой существенный фактор – воздействие солнечного ветра, который передаёт свою энергию частицам в верхних слоях атмосферы и «выдувает» их за пределы планеты. Солнечный ветер представляет собой поток заряженных частиц (плазмы), непрерывно исходящий от нашего светила в окружающее пространство. В период молодости Марса, когда интенсивность этого потока была значительно выше, он выполнял ведущую роль в процессе потери атмосферы.

Утечка атмосферы происходит непрерывно, однако специалисты зафиксировали эпизоды формирования крупных выбросов ионизированных частиц. Ранее изучение этого явления было затруднено ввиду ограниченности информации. Теперь же появилась возможность установить причины возникновения этих образований.

Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Science Advances, объединив информацию, завершена) и китайского межпланетного аппарата «Тяньвэнь-1». позволилоСпециалистам удалось одновременно наблюдать за тем, как солнечный поток взаимодействует с атмосферой планеты и какие плазменные структуры формируются после этого.

Выяснилось, что источником их появления служат колебания на границе атмосферы Красной Планеты, спровоцированные потоком заряженных частиц. Эти возмущения получили название неустойчивостями Кельвина — Гельмгольца. Ученые определили 16 отдельных и 46 повторяющихся случаев возникновения плазменных образований вследствие этих колебаний.

Согласно результатам нового исследования, в процессе таких явлений в околоземное пространство выбрасывается от десяти до ста раз больше кислородных ионов (в секунду), чем при обычном «сдувании» атмосферы. При этом распределение волн не является равномерным – они преимущественно генерируются на одной стороне планеты. Исследователи планируют продолжить изучение этого явления для определения факторов, способствующих формированию колебаний и оценки их влияния на потерю кислорода Марсом.

В сентябре две автоматические межпланетные станции, получившие названия Blue и Gold в рамках проекта ESCAPADE, отправятся на околоземную орбиту Марса. Эти устройства будут проводить сбор информации о составе и изменениях магнитного поля планеты. Полученные сведения помогут углубить изучение процессов возникновения плазменных «волн» и «скоплений».