Вперше вчені вловили ключовий фактор ерозії атмосфери Марса, що триває, в дії.
Потрібно було понад дев'ять років супутникових даних, але група під керівництвом планетолога Шеннона Каррі з Університету Колорадо в Боулдері нарешті виявила безперечні ознаки розпилення атмосфери.
За словами дослідників, це важливий елемент головоломки, як Марс втратив і свою атмосферу, і воду.
«Ці результати є суттєвим кроком до наглядового встановлення ролі розпорошення у втраті атмосфери Марса», — пише група у своїй статті, «і, отже, до визначення історії води та її наслідків для проживання з часом». Результати дослідження були опубліковані в журналі Science Advances.
Вважається, що розпилення атмосфери є одним із домінівних механізмів втрати атмосфери в ранній Сонячній системі, коли Сонце було яскравішим та активнішим. Це відбувається, коли іони прискорюються електричним полем сонячного вітру в атмосфері космічного тіла, такого як Марс, яке не захищене глобальним магнітним полем.
Ефект трохи схожий на те, коли метеорит врізається в планету: енергія передається навколишньому нейтральному середовищу, підіймаючи його в повітря. Але для розпорошення деякі атмосферні атоми та молекули отримують достатньо енергії, щоб досягти другої космічної швидкості, і вони відлітають, викинуті в космос на нову пригоду.
На Марсі важко спостерігати цей процес. Для цього потрібно одночасне спостереження за викинутими нейтральними атомами та за іонами, які врізалися в атмосферу, або за електричним полем, яке їх прискорило. Для цього також потрібні одночасні денні та нічні спостереження Марса, глибоко в його атмосфері.
Єдиний космічний апарат з обладнанням та орбітальною конфігурацією для проведення цих спостережень – MAVEN від NASA. Дослідники ретельно вивчили дані, зібрані космічним апаратом з моменту його прибуття на орбіту Марса у вересні 2014 року, намагаючись знайти одночасні спостереження за сонячним електричним полем і великою кількістю аргону у верхній атмосфері — однією з розпорошених частинок для трасера.
Вони виявили, що на висоті понад 350 кілометрів (217 миль) густина аргону змінюється залежно від орієнтації електричного поля сонячного вітру, порівняно із густиною аргону на нижчих висотах, яка залишається постійною.
Результати показали, що легші ізотопи аргону змінюються, залишаючи після себе надлишок важкого аргону — невідповідність, яка найкраще пояснюється активним розпорошенням. Це підтверджується спостереженнями за сонячною бурею, потоки якої досягли Марса у січні 2016 року. За цей час докази розпилення стали значно вираженішими.
Це не тільки підтверджує висновок команди про те, що зміни щільності аргону на великих висотах Марса є результатом розпилення, але й демонструє, якими могли бути умови мільярди років тому, коли Сонце було молодшим і бурхливішим, зазнаючи більш частої штормової активності.
"Ми виявили, що розпилення атмосфери сьогодні більш ніж у чотири рази вище, ніж передбачалося раніше, і що сонячна буря може суттєво збільшити вихід розпорошення", - пишуть дослідники.
«Наші результати підтверджують, що розпилення відбувається на сучасному Марсі й могло бути основним шляхом витоку атмосфери на Марсі в ранні епохи нашої Сонячної системи, коли сонячна активність та екстремальна інтенсивність ультрафіолету були набагато вищими».
