Владислава Ананьева

Несмотря на значительное сходство макропараметров (массы, радиуса, химического состава) планеты Земля и Венера оказываются очень разными. В отличие от Земли, Венера окутана плотной атмосферой из углекислого газа, ее поверхность раскалена, а давление у поверхности за несколько часов выводит из строя любой посадочный аппарат. Причины, по которым две настолько похожие на первый взгляд планеты оказываются настолько разными, до сих пор не ясны. Ученые продолжают изучение Венеры, чтобы понять эти причины и сделать долгосрочный прогноз эволюции климата на нашей собственной планете.

Впервые загадочные дыры в ионосфере Венеры были обнаружены в 1978 году космическим аппаратом «Пионер-Венера». Плотность заряженных частиц в этих областях по непонятным причинам падала почти до нуля. В течение последующих 30 лет ничего подобного не наблюдалось – до недавнего момента.

Чтобы обнаружить следы «ионосферных дыр» или убедиться в их отсутствии, Глин Коллинсон (Glyn Collinson) из Центра космических полетов им. Годдарда воспользовался данными, полученными европейской АМС «Венера-Экспресс». Он не только заново обнаружил «ионосферные дыры» на Венере, но и убедился, что они могут возникать не только во время максимумов солнечной активности (как было во время пролета КА «Пионер-Венера»), но и в моменты солнечных минимумов.

Чтобы понять, как возникают «ионосферные дыры», нужно вспомнить, как Венера взаимодействует с солнечным ветром. Поток солнечного ветра несет с собой «вмороженные» магнитные поля, которые могут влиять на движение заряженных частиц как самого ветра, так и тех небесных тел, которые оказываются в его потоке. У Венеры нет собственного магнитного поля, но есть ионосфера – слой атмосферы, в котором велика концентрация заряженных частиц. На дневной стороне планеты ионосфера Венеры бомбардируется частицами солнечного ветра. В результате на дневной стороне планеты ионосфера окружает ее тонким слоем, а на ночной стороне вытягивается в длинный хвост. Когда солнечный ветер врезается в ионосферу, он накапливается, как большая плазменная «автомобильная пробка», образуя тонкую магнитосферу Венеры – гораздо более слабую, чем магнитосфера Земли.

Магнитометр на «Венере-Экспресс» регулярно измеряет эти слабые магнитные поля, наведенные солнечным ветром. И когда космический аппарат пролетал сквозь «ионосферные дыры», он фиксировал резкие скачки напряженности поля. Также он обнаружил потоки очень холодных частиц, втекающих в «ионосферные дыры» и вытекающих из них. Плотность потока этих частиц была гораздо ниже, чем плотность заряженных частиц в ионосфере Венеры.

По наблюдениям «Венеры-Экспресс» вместо двух «ионосферных дыр» на ночной стороне планеты существуют два длинных толстых цилиндра с веществом пониженной плотности, простирающихся от поверхности Венеры и до космического пространства. По мнению Коллинсона, некая структура из магнитных полей выдавливает заряженные частицы из этой области, как зубная паста выдавливается из тюбика.

Однако возникает вопрос – какая магнитная структура способна привести к такому эффекту? 

Представим себе Венеру, обтекаемую потоком солнечного ветра. Силовые линии магнитного поля, движущегося с потоками солнечного ветра от Солнца, обертываются вокруг планеты, приводя к появлению над ночной стороной магнитного поля, чьи силовые линии направлены прямо вверх. Эти линии как раз и создают силы, выталкивающие заряженные частицы из «ионосферных дыр».

Пока не ясно, как глубоко магнитные силовые линии «ионосферных дыр» погружаются внутрь Венеры. Проходят ли они сквозь мантию и ядро планеты, или окружают ее по границе ионосферы? Дальнейшие исследования помогут ответить на эти вопросы.

Статья, посвященная «ионосферным дырам» и их происхождению, была опубликована в журнале Journal of Geophysical Research.

Видеофильм, посвященный «ионосферным дырам» и магнитным полям, приводящим к их появлению: https://www.youtube.com/watch?v=9MVRMzmwubM

Источник: http://www.nasa.gov/content/goddard/nasa-research-helps-unravel-mysteries-of-the-venusian-atmosphere/