BepiColombo обнаружил утечку кислорода и углерода с Венеры
Мимолетный визит миссии BepiColombo на Венеру позволил получить удивительное представление о том, как некоторые газы удаляются из верхних слоев атмосферы планеты.
Обнаружения в ранее неисследованной области магнитного окружения Венеры показывают, что углерод и кислород ускоряются до скоростей, позволяющих им избежать гравитационного притяжения планеты. Результаты были опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Лина Хадид, научный сотрудник CNRS в Лаборатории физики плазмы (LPP) и ведущий автор исследования, сказала: «Это первый случай, когда положительно заряженные ионы углерода наблюдаются, выходящие из атмосферы Венеры. Это тяжелые ионы, которые обычно медленно движутся, поэтому мы все еще пытаемся понять механизмы, которые здесь действуют. Возможно, электростатический «ветер» уносит их от планеты, или же они могут быть ускорены посредством центробежных процессов».
В отличие от Земли, Венера не генерирует собственное магнитное поле в своем ядре. Тем не менее, вокруг планеты создается слабая «индуцированная магнитосфера» в форме кометы в результате взаимодействия заряженных частиц, испускаемых Солнцем (солнечный ветер), с электрически заряженными частицами в верхних слоях атмосферы Венеры. Вокруг магнитосферы находится область, называемая «магнитооболочкой», где солнечный ветер замедляется и нагревается.
10 августа 2021 года BepiColombo прошел мимо Венеры, чтобы замедлиться и скорректировать курс к конечному пункту назначения — Меркурию. Космический аппарат пролетел над длинным хвостом магнитооболочки Венеры и вышел через носовую часть магнитных областей, ближайших к Солнцу.
За 90-минутный период наблюдений инструменты BepiColombo измеряли количество и массу заряженных частиц, с которыми он столкнулся, собирая информацию о химических и физических процессах, вызывающих утечку атмосферы на флангах магнитооболочки.
В начале своей истории Венера имела много общего с Землей, включая значительное количество жидкой воды. Взаимодействие с солнечным ветром унесло воду, оставив атмосферу, состоящую в основном из углекислого газа и небольших количеств азота и других элементов. Предыдущие миссии провели подробные исследования типа и количества молекул и заряженных частиц, которые теряются в космосе. Однако орбитальные траектории миссий оставили некоторые области вокруг Венеры неисследованными, и многие вопросы остались без ответа.
Данные для исследования были получены с помощью анализатора масс-спектра BepiColombo (MSA) и анализатора ионов ртути (MIA) во время второго пролета Венеры. Эти два датчика являются частью пакета инструментов «Эксперимент с частицами плазмы ртути» (MPPE), который находится на борту Mio, магнитосферного орбитального аппарата под руководством JAXA.
«Описание потери тяжелых ионов и понимание механизмов выхода на Венере имеют решающее значение для понимания того, как развивалась атмосфера планеты и как она потеряла всю свою воду», — сказал Доминик Делькур, исследователь из LPP и главный исследователь инструмента MSA.
Инструменты моделирования космической погоды SPIDER компании Europlanet позволили ученым отслеживать, как частицы распространялись через магнитооболочку Венеры.
В течение следующего десятилетия Венеру будет исследовать целый флот космических кораблей, в том числе миссия ЕКА Envision, орбитальный аппарат НАСА VERITAS и зонд DAVINCI, а также индийский орбитальный аппарат Shukrayaan (Шукраян). В совокупности эти космические аппараты дадут полную картину окружающей среды Венеры, от магнитооболочки, через атмосферу до поверхности и недр.
«Недавние результаты показывают, что утечка атмосферы с Венеры не может полностью объяснить потерю воды. Это исследование является важным шагом на пути к раскрытию правды об исторической эволюции атмосферы Венеры, а предстоящие миссии помогут заполнить многие пробелы», — говорят ученые.