Сонячний вітер зриває з атмосфери Марса великі хмари.

Потік заряджених частинок, що виходять від Сонця, викликає збурення в верхніх шарах атмосфери сусідньої планети, подібно до того, як вітер створює хвилі на поверхні води. На межі газової оболонки формуються великі скупчення речовини, які згодом вивільняються в космос. Причини їх виникнення раніше пояснювалися кількома суперечливими гіпотезами через відсутність прямих доказів. Наразі необхідні дані були отримані завдяки синхронним вимірюванням, проведеним з двох апаратів на орбіті.

Без магнітного бар'єру

Наша Земля оберігає себе від сонячного вітру завдяки потужному магнітному полю, яке відхиляє заряджені частинки. На відміну від цього, Марс не має такого захисного щита, що дозволяє потоку частинок від Сонця безпосередньо впливати на верхні шари його атмосфери.

Цей процес також пояснює, чому Марс виглядає так, як сьогодні. У минулому на цій планеті існувала більш щільна атмосфера та вода в рідкому стані на поверхні, а тепер ні те, ні інше не збереглося.

Вихори замість рівного потоку

Механізм нагадує те, що відбувається над водою у вітряну погоду. На Марсі, коли два потоки газу рухаються вздовж спільного кордону з різною швидкістю, той втрачає стійкість і згортається у вихори. Фізики називають такі структури хвилями Кельвіна-Гельмгольца.

Поруч з Марсом виникають величезні хмари плазми, а іони залишають планету у вигляді великих скупчень, а не окремими частинками. Раніше існувало кілька суперечливих гіпотез, які намагалися пояснити походження цих утворень.

Результати дослідження були опубліковані в рецензованому виданні Science Advances, про що повідомляє Phys.org. Спостереження свідчать про те, що саме нестабільність потоків є джерелом утворення плазмових хмар.

Два апарати замість одного

Основна проблема полягала в тому, що один зонд не може одночасно реєструвати спокійні умови перед планетою і потік іонів, що виходять з її атмосфери. Інформація, отримана в різні моменти, не дозволяє чітко встановити зв'язок між причинами і наслідками.

Рішення було знайдено завдяки синергії даних, отриманих від двох космічних місій. За допомогою апарата "Тяньвень-1" вивчали характеристики сонячного вітру ще до його прибуття до Марса, а одночасно за допомогою MAVEN фіксували іони в атмосфері планети. Цю методику Чі Чжан, науковий співробітник Центру космічної фізики Бостонського університету, разом із своєю командою вже протестував у попередньому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communications.

Нерівномірність по траєкторії.

Процес розподілу відбувається на планеті неоднорідно. Переважна кількість іонів вивільняється з одного боку, причому те, з якого конкретно боку, визначається напрямком електричного поля, створеного сонячним вітром.

На думку Чі Чжана, наступним етапом дослідження буде встановлення умов, за яких хвилі Кельвіна-Гельмгольца формуються найчастіше. Визначити їхній вплив на загальні втрати газової оболонки наразі не вдається, оскільки для цього необхідні дані з більшої кількості приладів та складніші чисельні моделі.

Стадія, що йде далі

Робота апарата MAVEN переходить до завершальної стадії, тому основне навантаження ляже на нові інструменти. У межах місії ESCAPADE до Марса вже вирушили два ідентичні зонди, тобто рознесені в просторі спостереження закладено в її задум від початку. Те, що для Чі Чжана і його колег стало вдалим збігом орбіт незалежних програм, для нового проєкту є штатним режимом.

Чуаньфей Дун, доцент астрономії Коледжу мистецтв і наук Бостонського університету, зазначає, що подібні хвилі можуть виникати біля будь-якої планети без сильного магнітного поля. Це стосується і частини екзопланет, атмосфери яких намагаються дослідити зараз.