Марс і Сонце мають схожість: умови в іоносфері планети, особливо над областями сильних залишкових магнітних полів, схожі на умови в короні світила. Вчені припускали, що це може спричинити об’ємні викиди на Червоній планеті на кшталт корональних викидів на Сонці. І ось вперше їм удалося засікти сліди такої події.
У 2014 році до Марса вирушив апарат MAVEN, чия назва розшифровується як «Еволюція атмосфери та летких речовин на Марсі». Окрім атмосфери, зонд стежить за залишковим магнітним полем Червоної планети. Нехай глобального поля у Марса не залишилося, силу поля від намагнічених у минулому порід у корі планети апарат уловлює навіть з висоти сотні кілометрів.
Без глобального магнітного «кокона» іоносфера Марса – шар іонізованого газу на висоті від 100 кілометрів – знаходиться під прямим впливом сонячного вітру. Сформовані умови (низького значення відношення тиску плазми до напруженості магнітного поля) під впливом сонячного вітру стають ідеальними для перемикання магнітних ліній.
У ранніх дослідженнях вчені вирахували, що такі перезамикання мають призводити до масштабних викидів іонізованого газу до космосу. Можливо, саме так Червона планета втратила значну частину своєї атмосфери?
Автори нової роботи, опублікованої в журналі Nature Astronomy, вивчили дані MAVEN за період з 2016 до 2019 року. Вони шукали ознаки “дір” в іоносфері, слідів викидів. Вдалося знайти три такі події. У статті вчені докладно розібрали один із них, аналіз інших є у додаткових матеріалах до дослідження.
Дослідники виділили три ознаки перезамикання з викидом: ослаблення магнітного поля через його поворот внаслідок перезамикання, прискорення частинок як індикатор викиду струменя плазми та нагрівання заряджених частинок, зокрема катіонів кисню (їхнє нагрівання встановлювалося за енергетичним спектром).
Сама подія переєднання сталася на висоті близько трьохсот кілометрів; апарат MAVEN летів на висоті семи сотень кілометрів. Швидкість плазми у вивченому викиді становила 20 кілометрів на секунду. Від моменту переєднання до викиду в космос пройшло приблизно пів хвилини. При цьому Марс втратив близько 1,3 кілограма іонів кисню.
За оцінками авторів, такі викиди мають відбуватися тричі в одну марсіанську добу (один сол). Тоді за 4,2 мільярда років Червона планета через викиди втратила шість трильйонів кілограмів кисню. Якщо припустити, що весь він потрапив в атмосферу з води, це відповідає втрат 0,05 міліметра товщини глобального океану води. Не так багато, але в минулому сонячні вітри були набагато сильнішими, і викиди, ймовірно, відбувалися частіше.
Є більш ефективний спосіб втрати води — через дисоціативну рекомбінацію катіону формала. Група вчених, яка вивчає цей «метод», раніше розрахувала його для Марса, а в травні 2024 року опублікувала дослідження, де провела аналогічний аналіз для Венери.