Атмосфера Марса, которая когда-то была такой же плотной, как земная, сегодня утекает в космос. Примерно 0,11 кг атмосферы Марса выбрасывается каждую секунду из-за непрекращающегося солнечного ветра — быстрого потока заряженных частиц, регулярно испускаемых Солнцем, который проникает через Солнечную систему и даже достигает границ Плутона.
Однако на редкие два дня в декабре прошлого года ветер немного утих. Его внезапное и драматическое затишье привело к увеличению атмосферы на обращенной к Солнцу стороне Марса почти в четыре раза — с обычных 800 км до более чем 3000 км. Это необычное событие было зафиксировано орбитальным аппаратом НАСА под названием MAVEN, который с 2014 года наблюдает как за атмосферой Марса, так и за ее реакцией на активность Солнца.
Данные от MAVEN также показали, что другие аспекты марсианской атмосферы, такие как магнитосфера в форме капли, головная ударная волна и ионосфера, расширились аналогичным образом.
"Мы здесь действительно зашкаливаем," — отметил профессор Джаспер Халекас из Университета Айовы, член команды MAVEN. "Это то, чего мы раньше не видели на Марсе с помощью MAVEN".
Этот необычный эпизод, первый за почти десятилетие работы MAVEN, произошел после того, как быстро движущаяся область солнечного ветра догнала свою более медленную часть и удаленную материал после себя, создавая редкую область.
Опустошенный шторм достиг Марса 25 декабря 2022 года, предоставив ученым уникальную возможность наблюдать, как атмосфера планеты расширяется, аналогично тому, как это могло бы происходить, если бы Марс вращался вокруг менее "ветреной" звезды.
"Это был для нас рождественский подарок," — сказал Халекас, возглавляющий новое исследование, освещающее это событие. "Природа устроила этот идеальный научный эксперимент".
Используя данные MAVEN об неожиданной динамике на Марсе, Халекас и его коллеги изучили, как экстремальные солнечные события — и их отсутствие — влияют на атмосферу планеты, что ценно для понимания ее эволюции. Результаты также важны для нашего понимания планет аналогов Земли за пределами Солнечной системы и их взаимодействия с их звездами-хозяевами.
"Мы можем 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 прохождения почти пустого шторма мимо Марса атмосфера вокруг Красной планеты снова вернулась к привычному состоянию. Подобный шторм обрушился на Землю в 1999 году, вызвав увеличение атмосферы нашей планеты в пять раз по сравнению с нормальным размером.
Шеннон Карри, главный исследователь миссии MAVEN, предполагает, что подобные события были обычным явлением во времена ранней эволюции Марса 3-4 миллиарда лет назад, когда Солнце было более активным, и, вероятно, такие штормы возникали раз в неделю или даже чаще.
Эти экстремальные явления, вероятно, способствовали высыханию Красной планеты, которая, по предположениям ученых, когда-то обладала жидкой водой и условиями для жизни. Карри отметил, что экстраполяция последних данных MAVEN может помочь понять, насколько сильно разрушалась атмосфера Марса и как быстро высыхала планета.
Карри добавил, что подобные события могут повториться несколько раз в течение следующих двух лет, поскольку солнечная активность достигнет своего пика, который ожидается в июле 2025 года.