Марс теряет свою атмосферу — и это серьёзно
Представьте себе планету, которая медленно, но верно «выветривается» прямо у нас на глазах. Звучит как что-то из научной фантастики? А вот и нет. Именно это происходит с Марсом прямо сейчас, пока мы читаем эти строки.
Солнечный ветер — постоянный поток заряженных частиц от нашей звезды — буквально сдувает атмосферу с Красной планеты. Каждую секунду, каждый день, без остановки. И самое неприятное? Марсу нечем себя защитить.
Почему Земля — везунчик
У нас есть кое-что, чего нет у Марса. Глобальное магнитное поле. Это как невидимый щит, который оборачивается вокруг планеты и отклоняет большую часть солнечной атаки. Частицы, которые всё-таки прорываются, попадают в ловушку и создают те самые северные сияния, от которых захватывает дух.
Марс же лежит совершенно беззащитный. Никакого щита, только тоненькая прослойка атмосферы, которая без конца проигрывает космической «пескоструйке».
Солнечный ветер — невидимый удар
Если совсем упростить: Солнце выстреливает потоком заряженных частиц с невероятной скоростью. Это и есть солнечный ветер. Он невидим глазу, но постоянно пронизывает всю Солнечную систему.
На Земле магнитное поле работает как гигантский щит. Основной удар принимают на себя полюса, где мы наблюдаем потрясающие aurora borealis и australis.
А Марс? Солнечный ветер бьёт прямиком по верхним слоям атмосферы, выбивает частицы и уносит их в космос. Без всякой защиты.
Волны, которых никто не ожидал
Но вот что по-настоящему интересно. Учёные из Бостонского университета обнаружили кое-что неожиданное: Марс не просто пассивно теряет атмосферу. На границе между солнечным ветром и верхними слоями атмосферы возникают гигантские волны.
Помните, как вы дуете на поверхность воды в стакане? Появляются рябь и волны, которые катятся друг за другом. Примерно то же самое происходит на Марсе, только вместо вашего дыхания — солнечный ветер, а вместо воды — разреженная атмосфера.
Эти волны называются волнами Кельвина-Гельмгольца — в честь учёных, которые изучали подобное явление ещё в XIX веке. Они работают как своеобразные «конвейеры», которые постоянно подхватывают частицы с края атмосферы и отправляют их в открытый космос.
Два космических аппарата — одно открытие
Самое крутое в этом исследовании — как учёным удалось собрать доказательства. Они использовали данные сразу двух станций: американской MAVEN и китайской Tianwen-1.
Tianwen-1 измеряла солнечный ветер на подходе к Марсу — своего рода прогноз погоды в космосе. MAVEN тем временем отслеживала, как марсианская атмосфера реагирует на этот удар. Сопоставив эти данные, исследователи наконец увидели прямую связь между изменениями солнечного ветра и потерей атмосферы.
Раньше у учёных было несколько теорий о том, как формируются эти волны в верхних слоях атмосферы, но доказать какую-то одну не получалось. Один аппарат просто не мог охватить всю картину целиком.
Асимметричная эрозия
Вот деталь, которая меня поразила: потеря атмосферы происходит неравномерно. Всё зависит от направления электрического поля солнечного ветра.
Представьте себе, что у Марса есть своя «подветренная сторона» — участок, который страдает больше всего. Противоположная сторона получает хоть какую-то передышку. Постоянный, неравномерный износ.
Зачем нам всё это знать
Это исследование помогает разобраться в одной из главных загадок нашей Солнечной системы: что случилось с Марсом?
Учёные считают, что миллиарды лет назад у Красной планеты была плотная атмосфера и, возможно, вода в жидком состоянии. Марс мог быть пригоден для жизни. А потом что-то изменилось. Планета превратилась в холодную, сухую пустыню — без рек, без толстого слоя атмосферы и уж точно без жизни (насколько нам известно).
Понимание механизмов потери атмосферы — таких как волны Кельвина-Гельмгольца — может объяснить, как Марс стал таким. Если атмосфера улетучивалась с такой скоростью миллиарды лет, это многое объясняет. И многое ставит на свои места.
А как же другие планеты?
Но вот что действительно захватывает: этот процесс, скорее всего, не уникален для Марса. Любая планета без сильного магнитного поля может терять атмосферу похожим образом. В том числе экзопланеты — миры, вращающиеся вокруг других звёзд.
Представьте: вы обнаруживаете планету размером с Землю в обитаемой зоне другой звезды. Идеальные условия? Не спешите радоваться. Если у неё нет магнитного поля, она может медленно, но верно терять свою атмосферу под напором звёздного ветра.
Тоска? Пожалуй. И одновременно — повод задуматься о том, как нам повезло с нашим родным магнитным щитом.
Что дальше
Исследователи не собираются останавливаться. Они хотят разобраться, когда именно волны Кельвина-Гельмгольца возникают легче всего, как они меняются со временем и какой вклад вносят в общую потерю атмосферы. Для этого понадобятся новые измерения и сложные компьютерные модели.
Но это только начало. Миссия NASA ESCAPADE уже летит и продолжит изучать потерю атмосферы под действием солнечного ветра. Будущие проекты дополнят то, что начала MAVEN.
Коротко говоря
Марс теряет свою атмосферу — волна за волной. Не водные волны, разбивающиеся о берег, а невидимые волны в верхних слоях атмосферы. Они генерируются постоянным давлением солнечного ветра и уносят частицы марсианской атмосферы в бесконечный космос.
По меркам человеческой жизни это медленный процесс. Но за миллиарды лет он перекроил целый мир. И понимание того, как именно это произошло, может помочь нам разобраться в условиях, необходимых для жизни, — как в нашей Солнечной системе, так и за её пределами.
Довольно странно думать об этом, глядя на Марс в телескоп. Такая спокойная, почти безжизненная точка в небе — а за кажущейся неподвижностью скрывается миллиарды лет непрерывной, тихой катастрофы.