Слънчевият вятър създава вълни в горните слоеве на атмосферата на Марс и тя губи йони в космоса

Нашето слънце постоянно изпуска поток от високоскоростни заредени частици, известни като "слънчев вятър". За разлика от Земята, Марс няма силно глобално магнитно поле, което да предпазва атмосферата му от този поток. В резултат на това слънчевият вятър може да взаимодейства директно с горните слоеве на атмосферата на Марс и постепенно да изхвърля атмосферни частици в космоса.

Ново проучване, ръководено от Бостънския университет, публикувано в Science Advances, установява, че този процес може да се случи по начин, подобен на вятъра, духащ по повърхността на водата. На Земята вятърът може да генерира търкалящи се вълни и вихри по повърхността на водата. На Марс слънчевият вятър може по подобен начин да "раздвижи" повърхността на горната атмосфера на планетата и да генерира големи гранични вълни, известни като вълни на Келвин-Хелмхолц.

Числено симулиране на темпорална нестабилност на Келвин-Хелмхолц

В изследването първият автор Чъ Джан (Chi Zhang), научен сътрудник в Центъра за космическа физика на Бостонския университет, и колегите му използват наблюдения от мисиите MAVEN и Tianwen-1.

Tianwen-1 е служил като монитор за слънчевия вятър, докато MAVEN е наблюдавал загубата на атмосферни йони близо до Марс, което е позволило на изследователите директно да свържат условията на слънчевия вятър нагоре по течението в реално време с изхвърлянето на атмосферни йони от атмосферата на Марс.

Големите облаци плазма в горните слоеве на атмосферата на Марс улесняват "изтичането на големи количества" атмосферни йони.

И преди това са били предлагани няколко механизма, които да обяснят образуването на тези облаци, но техният произход остава неясен, тъй като все още липсват преки наблюдателни доказателства,
обяснява Джан.

Основно предизвикателство при свързването на слънчевия вятър със загубата на марсианска атмосфера бе, че един космически кораб не можеше едновременно да измерва както необезпокоявания слънчев вятър нагоре по течението, така и излитащите атмосферни йони близо до Марс. В по-ранно проучване, публикувано в Nature Communications, Джан и колегите му демонстрират, че едновременните наблюдения от MAVEN и Tianwen-1 могат директно да свържат вариациите в слънчевия вятър нагоре по течението с марсианската космическа среда. Въз основа на тези наблюдения от два космически кораба, новото проучване на Science Advances идентифицира вълните на Келвин-Хелмхолц като ключов механизъм, движещ загубата на атмосферни йони.

Джан и колегите му предоставят ясни доказателства, че тези плазмени облаци се генерират от вълни на Келвин-Хелмхолц. Освен това те показват, че този процес не протича равномерно по цялата планета.

"Вместо това, той се наблюдава главно от едната страна на планетата, в зависимост от посоката на електрическото поле на слънчевия вятър", обяснява Джан.

Тези резултати установяват пряка връзка между вълните на Келвин-Хелмхолц и засиленото отделяне на атмосферни йони от Марс.

"Бъдещите изследвания ще се фокусират върху идентифицирането на условията, които благоприятстват образуването и растежа на вълните на Келвин-Хелмхолц и определянето доколко те допринасят за загубата на атмосферни йони от Марс", отбеляза Джан. По-нататъшни проучвания ще изискват повече наблюдения от космически апарати и усъвършенствани числени симулации. С прехода на MAVEN към етапа на закриване на мисията си, "неговото богато научно наследство ще бъде допълнено от мисията ESCAPADE на НАСА, която вече стартира и ще предостави важна нова възможност за изследване на атмосферните загуби на Марс, причинени от слънчевия вятър", посочва Джан.

"Искаме да знаем кога е най-вероятно да се образуват тези вълни, как се развиват и колко силно могат да предизвикат загуби от атмосферата", разказва Чуанфей Дун (Chuanfei Dong), преподавател в Центъра за космическа физика в Бостонския университет и доцент по астрономия в Колежа по изкуства и науки. "Този ​​процес може да се случи и на други планети, които нямат силно магнитно поле, включително някои екзопланети."

"Смята се, че Марс някога е бил потенциално обитаем, с по-плътна атмосфера и течна вода на повърхността. Разбирането как се е превърнал в студената, суха планета, която виждаме днес, е важно за разбирането как планетарната среда се развива с течение на времето", коментира Джан.

Справка: Chi Zhang et al, Simultaneous Mars-Orbit Observations Reveal Kelvin–Helmholtz–Instability–Driven Bulk Atmospheric Ion Escape, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aed9072. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aed9072

Източник: Solar wind stirs Mars' upper atmosphere, boosting ion loss to space, Phys.org

Още по темата

30/03/2026

Земята

Гигантски резервоар на супервулкан в Япония се пълни отново след 7300 години

23/05/2025

Земята

Учени са открили начин да спрат пробуждащия се супервулкан в Италия (видео)

22/03/2024

Човекът

Изригването на супервулкана Тоба пропъжда хората от Африка по "синята магистрала"

17/11/2023

Земята

Супервулкани предизвикват катастрофални събития в Европа на всеки 10 000 до 15 000 години