Атмосфера Марса значительно расширилась, когда перестал дуть солнечный ветер

Атмосфера Марса, которая когда-то была такой же плотной, как и сегодняшняя земная, утекает в космос. Около 0,11 кг атмосферы Марса выбрасывается каждую секунду непрекращающимся солнечным ветром — быстрым потоком заряженных частиц, регулярно выбрасываемых Солнцем, которые пронизывают Солнечную систему и даже достигают границ Плутона.

Но на редкие два дня в декабре прошлого года ветер немного утих. Его внезапное и драматическое исчезновение привело к тому, что атмосфера на обращенной к Солнцу стороне Марса увеличилась почти в четыре раза по сравнению с обычным размером — с обычных 800 км до более чем 3000 км. Необычное событие было зарегистрировано орбитальным аппаратом НАСА под названием MAVEN, который с 2014 года наблюдает как за атмосферой Марса, так и за ее реакцией на поведение Солнца. Данные MAVEN показали другие аспекты марсианской системы, в том числе магнитосфера в форме капли, головная ударная волна и ионосфера расширились аналогичным образом.

«Мы здесь действительно зашкаливаем», — сказал профессор Джаспер Халекас из Университета Айовы и член команды MAVEN. «Это то, чего мы раньше не видели на Марсе с MAVEN».

Нетипичный эпизод — первый почти за десятилетие карьеры MAVEN — произошел после того, как быстро движущаяся область солнечного ветра догнала свою более медленную копию и унесла материал последнего, оставив после себя редкую область. Опустошенный шторм достиг Марса 25 декабря 2022 года, предоставив ученым захватывающее место в первом ряду, чтобы наблюдать, как атмосфера планеты раздувается, как это могло бы быть, если бы она вращалась вокруг менее «ветренной» звезды.

«Это был для нас рождественский подарок», — сказал Халекас, возглавляющий новое исследование, освещающее это событие. «Природа устроила этот идеальный научный эксперимент».

Используя данные MAVEN о неожиданной динамике на Марсе, Халекас и его коллеги изучили, как экстремальные солнечные явления – и их отсутствие – влияют на атмосферу планеты, и это понимание ценно для понимания ее эволюции. Результаты также имеют значение для нашего понимания планет земного типа за пределами нашей Солнечной системы и того, как они взаимодействуют со своими звездами- хозяевами. 

«Мы могли бы заглянуть под капот, понять, что происходит в физике, как работает динамика, и действительно получить представление об этих деталях», — сказала член команды MAVEN Скайлар Шейвер из Лаборатории физики атмосферы и космоса в Боулдере.

Через два дня после того, как почти пустой шторм прошел мимо Марса, атмосфера вокруг Красной планеты снова вернулась в исходное состояние. Похожий шторм обрушился на Землю в 1999 году, когда атмосфера нашей планеты выросла в пять раз по сравнению с нормальным размером. 

Шеннон Карри, главный исследователь миссии MAVEN, подозревает, что подобные события были обычным явлением во время ранней эволюции Марса 3–4 миллиарда лет назад, когда наше Солнце было более огненным, чем сейчас, и, возможно, раз в неделю или даже раз в неделю вызывало штормы. Такие экстремальные явления, вероятно, стали причиной высыхания Красной планеты, которая, как предполагают мировые ученые, когда-то содержала жидкую воду и предлагала условия, благоприятные для жизни. По словам Карри, экстраполяция последних данных MAVEN для изучения эволюции Марса во времени может пролить свет на то, насколько сильно разрушалась его атмосфера и как быстро высыхала планета.

Карри добавил, что подобные события могут произойти несколько раз в течение следующих двух лет, поскольку солнечная активность достигнет своего пика, который, как ожидается, произойдет в июле 2025 года.