Потік заряджених частинок від Сонця збурює верхні шари атмосфери сусідньої планети приблизно так само, як вітер піднімає хвилі на воді. На межі газової оболонки утворюються великі згустки речовини, які потім опиняються в космосі. Причину їхньої появи пояснювали кількома конкурентними гіпотезами, бо прямих доказів не було. Тепер потрібні дані отримали завдяки одночасним вимірюванням з двох апаратів на орбіті.
Без магнітного захисту
Наша планета захищена від сонячного вітру глобальним магнітним полем, яке відхиляє заряджені частинки. У Марса подібного щита немає, тому потік частинок від Сонця доходить безпосередньо до верхніх шарів газової оболонки.
З цим процесом пов’язують і те, яким Марс став сьогодні. Колись там була щільніша атмосфера і рідка вода на поверхні, а нині не лишилося ні першого, ні другого.
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.
Біля Марса вони формують великі хмари плазми, а іони залишають планету цілими згустками, а не поодинці. Походження таких утворень раніше пояснювали кількома конкурентними гіпотезами.
Висновки опублікували в рецензованому журналі Science Advances, як повідомляє Phys.org. Спостереження вказують саме на нестійкість потоків як на джерело плазмових хмар.
Два апарати замість одного
Головна складність полягала в тому, що один зонд не здатен водночас вимірювати незбурені умови перед планетою і потік іонів, що залишає її оточення. Дані, зібрані в різний час, не дають змоги впевнено пов’язати причину з наслідком.
Вихід знайшли в поєднанні спостережень двох місій. За допомогою апарата «Тяньвень-1» відстежували параметри сонячного вітру ще до того, як він досягав Марса, а за допомогою MAVEN у той самий час фіксували іони над атмосферою. Таку схему Чі Чжан, науковий співробітник Центру космічної фізики Бостонського університету, разом з колегами випробував ще в попередній праці для журналу Nature Communications.
Нерівномірність по орбіті
Процес охоплює планету нерівномірно. Основна частина іонів виходить з одного боку, і те, з якого саме, залежить від напрямку електричного поля сонячного вітру.
За словами Чі Чжана, наступним кроком стане визначення умов, за яких хвилі Кельвіна-Гельмгольца виникають найчастіше. Оцінити їхній внесок у загальну втрату газової оболонки поки що не вдається, для цього потрібні дані з більшої кількості апаратів і складніше числове моделювання.
Наступний етап
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.
