Ученые обнаружили причину потери атмосферы Марсом
Ученые впервые зафиксировали ключевой механизм потери марсианской атмосферы — атмосферное распыление (sputtering). Это явление играло важную роль в эволюции Марса, приводя к утечке газов и воды в космос. Исследование, проведенное под руководством планетолога Шеннона Карри (Университет Колорадо), основано на данных зонда MAVEN (NASA) и подтверждает, что распыление было одним из главных факторов разрушения атмосферы планеты в прошлом.
Атмосферное распыление — это процесс, при котором ионы солнечного ветра, ускоренные электрическим полем, сталкиваются с частицами атмосферы, передавая им энергию. Если частицы (атомы или молекулы) получают достаточный импульс, они преодолевают гравитацию планеты и улетают в космос.
Этот механизм особенно важен для тел без глобального магнитного поля (как Марс), поскольку их атмосфера напрямую подвергается воздействию солнечного ветра. В ранней Солнечной системе, когда Солнце было активнее, распыление могло происходить гораздо интенсивнее.
Для подтверждения гипотезы ученые анализировали данные зонда MAVEN, собранные за 9 лет (с 2014 года). Они наблюдали за аргоном — инертным газом, который служит удобным маркером распыления. Измеряя плотность аргона на разных высотах (выше и ниже 350 км) и сопоставляя ее с электрическим полем солнечного ветра, исследователи обнаружили, что на высотах свыше 350 км плотность аргона менялась в зависимости от направления солнечного ветра, что указывает на активное распыление. На меньших высотах плотность оставалась стабильной. Также был выявлен измененный изотопный состав аргона: легкие изотопы улетучивались чаще, оставляя избыток тяжелых.
В январе 2016 года на Марс обрушилась мощная солнечная буря, что позволило ученым изучить эффект распыления в экстремальных условиях. В этот период интенсивность распыления резко возросла, подтвердив, что в прошлом, при более активном Солнце, этот процесс мог быть в разы мощнее.
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что распыление — ключевой механизм потери атмосферы на современном Марсе. В прошлом, из-за высокой солнечной активности, оно могло быть в 4 раза интенсивнее, чем считалось ранее. Это объясняет, как Марс потерял большую часть своей атмосферы и воды, превратившись из потенциально обитаемого мира в холодную пустыню.
Открытие помогает лучше понять эволюцию планет без магнитного поля, условия обитаемости Марса в прошлом, а также возможные сценарии для других планет, подверженных мощному звездному ветру. Исследование, опубликованное в Science Advances, является важным шагом в изучении истории марсианского климата.