Пенсионный советник

«Представьте гамбургеры, летящие с Марса»

Ученые вычислили, как быстро Марс теряет атмосферу

Павел Котляр 06.11.2015, 12:12
NASA/GSFC

Как быстро Марс продолжает терять свою атмосферу и какой была бы Земля, не будь у нее мощного магнитного поля, помог выяснить американский аппарат MAVEN, летающий у планеты.

Американская космическая миссия Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) помогла выяснить, по какой причине атмосфера Марса к настоящему времени почти полностью утрачена. Ее измерения показали, что в далеком прошлом планета претерпела значительное изменение климата и растеряла большую часть своей плотной атмосферы из-за действия солнечного ветра.

Аппарат NASA MAVEN был выведен на орбиту Марса в сентябре 2014 года, главной его целью было изучение эволюции атмосферы и летучих веществ. Для этого аппарат был выведен на вытянутую орбиту, в точке минимального сближения с Марсом расстояние до планеты составляет всего 150 км.

Процесс превращения Марса из теплой, подобной Земле, планеты с плотной атмосферой в сухую и холодную, каким мы видим его сегодня, начался 4,2 млрд лет назад, рассказал накануне на обнародовании первых результатов миссии ее руководитель Брюс Якоски из лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо.

Сначала Марс потерял собственное магнитное поле, это произошло из-за постепенного охлаждения расплавленного ядра планеты и остановки его магнитного динамо.

Радикальная трансформация древнего Марса из планеты, на поверхности которой было в изобилии стоячих водоемов и рек, в которых могла зарождаться и существовать жизнь, произошла после потери большей части атмосферы. Атмосферу, более не защищенную магнитным полем, просто сдували мощные потоки заряженных частиц, летевших от Солнца.

«Мы считаем, что древнее магнитное поле, которое должно было быть у Марса, защищало планету от прямого воздействия солнечного ветра и удерживало атмосферу от сдувания, — рассказал Якоски. — Так что выключение магнитного поля включило сдувание атмосферы солнечным ветром». Данные, полученные учеными, свидетельствуют о том, что «выключение» магнитного поля произошло примерно 4,2 млрд лет назад.

Учитывая, что возраст Солнечной системы не превышает 4,6 млрд лет, на процветание и возможное зарождение жизни у Марса было совсем немного времени.

Результаты работы миссии, опубликованные в журнале Science, подвели главный итог: позволили понять, как и почему Марс потерял свою атмосферу и воду за истекшие 4 млрд лет.

Известно, что в настоящее время Марс имеет разреженную атмосферу, состоящую в основном из углекислого газа. Основываясь на данных, полученных девятью сложнейшими приборами зонда, ученые установили, что ежесекундно планета теряет около 100 г атмосферы, которая уносится в космическое пространство в виде ионов углекислого газа и кислорода, рассказал Дэвид Брайн, участник миссии.

«Представьте себе гамбургеры, вылетающие с Марса по одному в секунду. Все это кислород и углекислый газ, которые важны для существования воды и климата на планете», — пояснил Джаспер Хейлекас из Университета Айовы.

«Большая часть атмосферы была сдута солнечным ветром на ранних этапах существования Солнечной системы, когда Солнце было куда более активно, а солнечный ветер более интенсивным. Поэтому сегодня темпы потери низкие», — рассказал Якоски.

Понять это помогло наблюдение, сделанное командой MAVEN в марте этого года, после очередной солнечной вспышки, так называемого коронального выброса масс. Эти выбросы представляют собой пузыри плазмы из протонов и электронов, вырывающиеся из короны Солнца и летящие в межпланетное пространство.

Когда один из таких выбросов достиг Марса, ученые заметили, что темпы сдувания атмосферы выросли в 10–20 раз.

Ученые выяснили, что, сталкиваясь с марсианской атмосферой, магнитное поле солнечного ветра создает электрические поля, в которых ионы атмосферы могут ускоряться до скоростей, необходимых для того, чтобы покинуть планету.

При этом 100 г/сек. — оценки, сделанные лишь на анализе самых быстрых ионов, а измерить вылетающие низкоэнергичные и нейтральные частицы предстоит в будущем. Вытянутая орбита зонда позволяет измерять темпы покидания атмосферы в различных точках пространства. Это позволило выяснить, что атмосфера в основном теряется в трех точках — за своеобразным хвостом, где солнечный ветер обтекает Марс (75%), в районе полюсов и в верхних границах атмосферы (25%).

Несмотря на холодный климат на поверхности Марса и почти полное отсутствие атмосферы, ученые уверены, что часть воды осталась в замерзшем виде под поверхностью планеты и, более того, в жидком виде она даже может появляться на поверхности. На это указывают изображения, полученные другим орбитальным аппаратом — Mars Reconnaissance Orbiter.

Его камеры зафиксировали периодическое возникновение темных русел на некоторых пологих склонах рельефа.

На следующей неделе аппарат MAVEN завершит свою годовую начальную программу и продолжит работать в рамках расширенной миссии. По расчетам ученых, топлива для маневров должно хватить еще на несколько лет активной работы.