Космический аппарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission) впервые обнаружил в верхних слоях атмосферы Марса долгоживущие слои из высокоэнергичных ионов металлов. Теперь у ученых появилась возможность проследить их движение в ионосфере и лучше понять процессы, происходящие в ней. Статья опубликована в журнале Geophysical Research Letters, кратко о ней рассказывается в пресс-релизе NASA.
Слои ионов металлов возникают при процессах атмосферной абляции частиц межпланетной пыли и комет. Когда метеорные частицы испаряются, нейтральные атомы металлов, ранее находившиеся в них, ионизируются за счет процессов ударной ионизации и перезарядки на ионах газов, составляющих атмосферу, а затем распространяются в атмосфере за счет процессов диффузии. До этого подобное явление напрямую регистрировалось лишь в ионосфере Земли, а о существовании подобных слоев в атмосферах Марса и Венеры говорили лишь косвенные наблюдения. В атмосфере Земли в основном наблюдаются ионы Mg+ и Fe+, с пиком плотности на высоте 95 км. Ионы металлов являются долгоживущими (от нескольких до десятков дней), могут транспортироваться на большие расстояния и обнаруживаться на высотах до 400 км, поэтому могут служить индикаторами динамических процессов в ионосфере.
Данные, собранные аппаратом MAVEN, показали, что поведение ионов в марсианской атмосфере не похоже на земное. В верхних слоях атмоcферы Красной планеты регистрировались в основном ионы Na+, Mg+ и Fe+, в диапазонах высот от 120 до более 300 км. Обнаружилось, что на распределение плотности ионов Mg+ и Fe+ в зависимости от высоты не влияет сила тяжести (если бы было иначе, то более тяжелые ионы железа не наблюдались бы на больших высотах). Кроме того, спад плотности ионов с увеличением высоты коррелирует с падением концентрации основного компонента марсианской атмосферы — углекислого газа (СО2), что весьма необычно. Однородного распределения ионов в атмосфере также не наблюдается — средние концентрации и соотношение Mg+/Fe+ изменяются в зависимости от места регистрации. Также была подмечена еще одна особенность - колебания, наблюдаемые в профилях распределения концентраций ионов металлов, предположительно связаны с атмосферными гравитационными волнами.
Собранные данные подтвердили, что ионы металлов в верхних слоях атмосферы Красной планеты присутствуют постоянно — ранее считалось, что это могут быть временные последствия пролета вблизи Марса кометы C/2013 A1 (Сайдинг-Спринг) в октябре 2014 года, однако ионы регистрировались спектрометром зонда на протяжении последующих 2 лет. У Марса нет сильного магнитного поля, а остаточных полей недостаточно для образования изолированных высотных слоев из ионов металлов, поэтому механизмы их формирования до конца пока неясны. В качестве одного из возможных механизмов ученые называют перенос ионов металлов амбиполярными электрическими полями, возникающими из-за возмущений в ионосфере.
MAVEN был запущен в космос в ноябре 2013 года, на орбиту Марса аппарат вышел в сентябре 2014 года. Его основная цель — помочь нам понять когда и как Марс лишился своей атмосферы и больше узнать о ней. Ранее мы уже рассказывали о том, что основной причиной разрушения атмосферы Красной планеты назвали солнечный ветер.
Александр Войтюк
