Атмосфера навынос: Марс сушит солнечный ветер

Марс продолжает «сохнуть» на глазах ученых: солнечный ветер буквально выдувает из атмосферы остатки древней воды.
Автор Hi-Tech Mail
Солнечный ветер и атмосферное электричество
Концептуальное изображение взаимодействия солнечного ветра и атмосферных электрических полей. В итоге легкие атомы водорода навсегда улетают в космос.Источник: https://phys.org/

Марс не без оснований считается планетой, которая когда-то была гораздо более влажной и гостеприимной. Сегодня же это холодная пустыня с разреженной атмосферой. Новое исследование показало, что один из главных виновников этой трансформации продолжает действовать прямо сейчас — и это солнечный ветер.

Международная группа исследователей зафиксировала, как поток заряженных частиц от Солнца воздействует на верхние слои марсианской атмосферы и усиливает утечку водорода в космос. Именно водород считается ключом к разгадке судьбы древней марсианской воды: когда молекулы воды распадаются под действием солнечного излучения, легкий водород способен покинуть планету, а более тяжелый компонент кислород остается в виде оксидов.

Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy.

Взаимодействие потоков ионов
Упрощенная схематическая иллюстрация процесса на границе раздела между протонами солнечного ветра и планетарными тяжелыми ионами. Протоны с более высокими скоростями занимают нижнюю сторону, в то время как планетарные тяжелые ионы с более низкими скоростями расположены на верхней стороне. Черные стрелки указывают на потоки протонов вблизи границы раздела. Розовая пунктирная линия со стрелкой показывает относительную траекторию движения атмосферы, которое вызвано воздействием плазменного облака. Первая граница облака, с которой сталкивается атмосфера, определяется как нижний край, в то время как граница, на которой верхняя атмосфера выходит из облака, определяется как верхний край.Источник: Science

Космический фен вместо магнитного щита

В отличие от Земли, Марс практически лишен глобального магнитного поля, которое могло бы защищать атмосферу от солнечного ветра. Поэтому частицы плазмы беспрепятственно взаимодействуют с верхней атмосферой планеты.

Наблюдения показали, что под воздействием солнечного ветра процессы потери водорода становятся заметно интенсивнее. Фактически Солнце продолжает медленно, но последовательно «сдувать» атмосферу Марса, помогая ученым понять, как планета за миллиарды лет потеряла огромные объемы воды и превратилась в безжизненную «великую сушь». Результаты исследования также важны для оценки эволюции атмосфер других планет, в том числе за пределами Солнечной системы.

Средняя скорость ионов и распределение магнитного поля в верхней атмосфере Марса
Средняя скорость ионов и распределение магнитного поля в верхней атмосфере Марса. Подробная расшифровка диаграмм — в первоисточнике.Источник: Science

Исследователи отмечают, что сегодняшняя утечка водорода невелика по сравнению с тем, что происходило в ранней истории Марса. Молодое Солнце было гораздо активнее, а значит, атмосферные потери могли идти значительно быстрее. Именно поэтому нынешние наблюдения рассматриваются как своеобразное «окно в прошлое» Красной планеты.

Марс теряет воду не только из-за Солнца

Интересно, что в последние годы ученые находят все новые механизмы, ускоряющие высыхание Марса. Например, локальные и глобальные пылевые бури способны поднимать водяной пар на необычно большую высоту. В одном из исследований содержание воды в средних слоях атмосферы оказалось до десяти раз выше нормы, а концентрация водорода у границы космоса выросла примерно в 2,5 раза. Это напрямую связано с усилением его утечки в межпланетное пространство.

История воды на Марсе
История воды на МарсеИсточник: https://commons.wikimedia.org/

Кстати, пыльные бури на Марсе тоже могут быть связаны с солнечной активностью. Об этом — недавняя статья Hi-Tech Mail.