Марс раздулся? Как исчезновение солнечного ветра утроило атмосферу планеты

В декабре 2022 года на Марсе произошло уникальное событие: солнечный ветер — поток заряженных частиц от Солнца — практически исчез на трое суток. Последствия оказались драматичными: атмосфера Красной планеты раздулась в три раза, а по ее поверхности прокатилась сверхзвуковая ударная волна. Международная группа ученых, проанализировав данные зонда MAVEN, выяснила, как именно «затишье» на Солнце изменило электрическую структуру верхних слоев Марса.

Что происходит с ионосферой Марса в момент «отключения» ветра

Когда давление солнечного ветра резко падает, ионосфера — ионизированный газ в верхней атмосфере — получает свободу. В ходе исследования было зафиксировано, что на ночной стороне планеты плотность электронов взлетела в 2,5 раза, а количество положительных ионов — в 10 раз. Особенно показателен скачок содержания ионов кислорода, которых стало больше в 67 раз по сравнению с обычными условиями.

Ученые связывают это с двумя механизмами. Во-первых, разница давлений буквально «выдавливает» плазму из нижних слоев атмосферы вверх. Во-вторых, происходит миграция заряженных частиц с дневного полушария на ночное, словно жидкость переливается из одного сосуда в другой.

Роль магнитных петель: ловушка для плазмы

Ключевым фактором, определяющим, куда уйдет освободившаяся плазма, оказалось магнитное поле. Если силовые линии замыкаются в петли, частицы оказываются в ловушке. Если же петли разомкнуты, плазма либо улетает в открытый космос, либо, наоборот, солнечное вещество проникает вглубь марсианской атмосферы, меняя ее состав. Там, где поле слабое, потоки движутся хаотично; в областях с сильным полем — удерживаются жестко.

Подобные наблюдения напрямую связаны с будущим освоением планеты. В 2022 году геомагнитная буря на Земле привела к потере 40 спутников Starlink из-за возросшей плотности атмосферы. На Марсе расширение ионосферы во время «пропажи» солнечного ветра создает аналогичную угрозу для орбитальных аппаратов — спутники могут испытывать аномальное сопротивление, сбивающее орбиту.

Понимание того, как планета реагирует на космическую погоду, — от вспышек до полного затишья, — критически важно для проектирования защищенных систем связи и безопасного входа в атмосферу для будущих пилотируемых миссий. В конечном счете, эти данные помогают реконструировать, как Марс терял свою атмосферу миллиарды лет назад, и приближают нас к ответу, был ли он когда-либо пригоден для жизни.