Научный сотрудник Университета Западной Вирджинии Кристофер Фаулер совместно с группой исследователей обнаружил в атмосфере Марса эффект Цвана-Вольфа, явление, ранее известное только по наблюдениям в магнитосфере Земли. Ученые выявили, что заряженные частицы сжимаются вдоль магнитных структур в ионосфере Красной планеты, что особенно заметно в периоды мощных солнечных бурь. Результаты этого исследования, основанные на данных миссии NASA MAVEN, опубликованы в журнале Nature Communications.
В декабре 2023 года группа ученых, работающих с данными марсианской миссии MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), столкнулась с явлением, которое поначалу невозможно было объяснить в рамках привычных представлений об атмосфере Красной планеты. Ведущий исследователь Кристофер Фаулер из Университета Западной Вирджинии обратил внимание на необычные и очень интересные колебания в измерениях магнитного поля. Интрига заключалась в том, что подобные флуктуации никогда ранее не регистрировались в атмосферах планет (были замечены только в магнитосферах), и потребовалась тщательная проверка всех возможных гипотез, чтобы прийти к неожиданному выводу.
Загадочные колебания, которые заметил Фаулер, оказались проявлением так называемого эффекта Цвана-Вольфа. Впервые этот эффект был описан в 1976 году, и до сих пор его наблюдали исключительно в магнитосферах планет. Суть явления заключается в том, что заряженные частицы под действием магнитных сил сжимаются и движутся вдоль особых структур, называемых силовыми трубками, напоминая зубную пасту, которую выдавливают из тюбика. На Земле этот процесс помогает отклонять агрессивный солнечный ветер, защищая нашу планету. Однако Марс не обладает собственным глобальным магнитным полем, и поэтому никто не ожидал встретить там тот же самый механизм.
Разгадка крылась в уникальных условиях марсианской ионосферы. Хотя у Марса нет внутреннего магнитного динамо, у него существует индуцированная магнитосфера — поле, порождаемое взаимодействием солнечного ветра с заряженными частицами в верхних слоях атмосферы. Размер и форма этой индуцированной магнитосферы сильно меняются под воздействием космической погоды.
Ключевую роль сыграло то, что в момент сбора данных на Марс обрушилась мощная солнечная буря. Это событие усилило эффект Цвана-Вольфа настолько, что приборы миссии MAVEN смогли его зафиксировать, хотя ученые подозревают, что в слабой форме он происходит в ионосфере постоянно, просто оставаясь ниже порога чувствительности аппаратуры.
Исследовательская группа не ограничилась анализом только колебаний магнитного поля. Для подтверждения своей догадки они изучили комплекс данных с нескольких инструментов зонда MAVEN, включая измерения среды заряженных частиц в ионосфере на высотах ниже 200 километров.
Одно за другим они исключали альтернативные объяснения, пока все наблюдаемые особенности — странные флуктуации, поведение плазмы и распределение частиц, не сложились в цельную картину, соответствующую эффекту Цвана-Вольфа. Для Фаулера и его коллег это стало настоящим сюрпризом, поскольку открытие показывает существование совершенно новых, ранее не исследованных физических процессов в марсианской атмосфере.
Обнаружение эффекта Цвана-Вольфа на Марсе позволяет по-новому взглянуть на то, как космическая погода и солнечная активность влияют на планеты без глобального магнитного поля, в том числе на Венеру и спутник Сатурна Титан. Понимание этого механизма важно для прогнозирования изменений окружающей среды вокруг Красной планеты, что в перспективе повлияет на безопасность будущих автоматических и пилотируемых миссий.
Шеннон Карри, руководитель проекта MAVEN, подчеркивает, что команда продолжает делать открытия, связывающие поведение Солнца с динамикой марсианской атмосферы. При этом в истории самой миссии произошел драматический поворот: 6 декабря 2025 года связь с аппаратом MAVEN была потеряна, и в феврале 2026 года NASA создало специальную комиссию для оценки состояния зонда и шансов на его восстановление, что придает новым научным результатам, полученным с его помощью, особую ценность.
Научная публикация:
Fowler, C.M., Hanley, K.G., McFadden, J. et al. Detection of Zwan-Wolf effect in the ionosphere of Mars. Nat Commun 17, 4224 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-72251-9
Присоединяйтесь к нам в соцсетях
