Воскресенье, 19.05.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< «Наступает время думать о науке»
26.02.2018 22:16 Давность: 1 year
Категория: Система Марса, Венера, Земля
Количество просмотров: 1957

Низкая масса планеты способствует убеганию ее атмосферы



Темпы потери атмосферных газов зависят не столько от наличия или отсутствия магнитного поля, сколько от массы планеты.


Владислава Ананьева

Для оценки потенциальной обитаемости экзопланет необходимо понимать причины и различия путей эволюции атмосфер внутренних планет Солнечной системы. Если Земля – активный мир, богатый жидкой водой и жизнью, то ее сосед Марс утратил большую часть своей атмосферы еще в ранние эпохи Солнечной системы и превратился из сравнительно теплой и влажной планеты в тот сухой и холодный мир, что мы наблюдаем сейчас. Другая соседка Земли, Венера, окружена плотной сухой атмосферой, создающей мощный парниковый эффект, благодаря которому эта планета также необитаема. 

Каковы ключевые причины, по которым эволюция этих трех планет пошла разными путями? Одной из причин может быть наличие у Земли магнитного поля. Мощное магнитное поле нашей планеты отклоняет заряженные частицы солнечного ветра, формируя вокруг Земли протяженный защитный «пузырь» магнитосферы. На Венере и Марсе, лишенных внутреннего магнитного поля, главным препятствием для солнечного ветра становится ионосфера. Ионосфера – слой верхней атмосферы, в котором ультрафиолетовое излучение Солнца ионизирует атомы и молекулы атмосферных газов, приводя к образованию заряженных частиц – электронов и ионов. На Марсе и Венере ионосфера непосредственно взаимодействует с солнечным ветром и его магнитным полем, образуя компактную «наведенную» магнитосферу.

Магнитосфера Земли защищает атмосферу планеты от прямого взаимодействия с солнечным ветром.

Вот уже 14 лет европейский КА «Марс-Экспресс» наблюдает истечение из атмосферы Марса ионов кислорода и углекислого газа с целью лучшего понимания процессов, приводящих к потере Красной планетой атмосферы. Новое исследование обнаружило неожиданный эффект, в котором ультрафиолетовое излучение Солнца играет более важную роль, чем представлялось ранее.

«Мы привыкли думать, что убегание ионов происходит за счет эффективного переноса энергии солнечного ветра через индуцированный магнитный барьер в ионосферу, – сказал Робин Рамстад (Robin Ramstad) из Шведского института физики космоса, ведущий автор исследования. – С одной стороны, мы действительно видим, что увеличение темпов ионизации атмосферных газов, вызванное солнечным ультрафиолетом, защищает атмосферу планеты от энергии, приносимой солнечным ветром, а с другой – из-за низкой гравитации Красной планеты (примерно втрое меньшей земной) требуется очень мало энергии, чтобы ионы могли убежать в космос и сами по себе».

В отсутствии глобального магнитного поля благодаря взаимодействию солнечного ветра и ионосферы на Марсе образуется «индуцированная» магнитосфера.

Ультрафиолетовое излучение Солнца ионизирует больше атомов, чем может быть унесено солнечным ветром. Хотя увеличение производства ионов помогает защитить нижние слои атмосферы от энергии, приносимой солнечным ветром, нагрев электронами выглядит достаточно эффективным, чтобы увлечь ионы прочь в виде «полярного ветра». Слабое гравитационное поле Марса не может удержать эти ионы, и они легко истекают в космос независимо от наличия дополнительной энергии, сообщаемой солнечным ветром. 

На Венере, чье гравитационное поле близко к земному, требуется намного больше энергии, чтобы преодолеть притяжение планеты. Ионы, возникшие на дневной стороне, скорее всего, вернутся обратно на ночной стороне, если только не получат дополнительного ускорения. Таким образом, на Марсе темпы убегания ионов из атмосферы определяются темпами их производства, а не поступающей энергией, а на Венере, напротив, энергией, а не производством, благодаря ее более мощному гравитационному полю.

Таким образом, оказывается, что солнечный ветер внес незначительный прямой вклад в потерю Марсом атмосферы – скорее всего, он лишь дополнительно ускорял атмосферные ионы, уже покидающие Красную планету. 

«Возможно, для защиты атмосферы планеты не так важно магнитное поле, как собственная гравитация планеты, которая определяет, насколько хорошо могут удерживаться ионы, возникшие в результате ионизации атмосферных газов ультрафиолетовым излучением, независимо от силы солнечного ветра», – сказал Дмитрий Титов из научной команды «Марс-Экспресс».

Источник: http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Mars_Express/Leaky_atmosphere_linked_to_lightweight_planet

Оригинальное исследование: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017JA024306/full


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Внутренние (Нижние) планеты

Это планеты: Меркурий и Венера. Их орбиты расположены внутри орбиты Земли, т.е. они всегда находятся... [далее]

Rambler's Top100