Геомагнитные бури разрушают озоновый слой земной атмосферы

Геомагнитные бури, которые вызывают Полярные сияния - красивые полосы зеленого света, часто видимые из полярных областей Земли - вызывает истощение озонового слоя в мезосфере. Это истощение может иметь значение для глобального изменения климата, поэтому понимание этого явления очень важно.

Теперь группа ученых под руководством профессора Йошизуми Мийоши из Университета Нагои (Япония) провела наблюдение, анализ и дала более глубокое понимание этого явления. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature's Scientific Reports.

В магнитосфере Земли - области магнитного поля вокруг Земли - электроны от Солнца остаются в ловушке. Взаимодействие между электронами и плазменными волнами может привести к тому, что захваченные электроны вырвутся и попадут в верхнюю атмосферу Земли (термосферу). Это явление, называемое электронными осадками, ответственно за возникновения полярного сияния. Однако последние исследования показывают, что это явление также ответственно за локальное разрушение озонового слоя в мезосфере (ниже термосферы) и может оказывать определенное влияние на наш климат.

Более того, это разрушение озонового слоя в мезосфере может происходить именно во время полярных сияний. И хотя ученые изучали электронные осадки в связи с аврорами (полярными сияниями), никто из них не смог в достаточной степени выяснить, как они вызывают разрушение мезосферного озона.

Профессор Мийоши и его команда воспользовались возможностью изменить эту точку зрения во время умеренной геомагнитной бури над Скандинавским полуостровом в 2017 году. Их наблюдения были направлены на "пульсирующие авроры" (ПСА), тип слабых аврор. Их наблюдения стали возможны благодаря скоординированным экспериментам с европейским радаром некогерентного рассеяния (EISCAT) (на высоте от 60 до 120 км, где возникают ПСА), японским космическим аппаратом Arase и сетью камер кругового обзора.

Данные Arase показали, что захваченные электроны в магнитосфере Земли имеют широкий энергетический диапазон. Они также указывали на присутствие в этой области космоса хорс-волн - типа электромагнитных плазменных волн. Компьютерное моделирование показало, что Арасе наблюдал плазменные волны, вызывающие осаждение этих электронов в широком энергетическом диапазоне, что согласуется с наблюдениями EISCAT в термосфере Земли.

Анализ данных EISCAT показал, что электроны широкого диапазона энергии, от нескольких кэВ (килоэлектронвольт) до МэВ (мегаэлектронвольт), выпадают в осадок, вызывая ПСА. Эти электроны обладают достаточной энергией, чтобы проникнуть в нашу атмосферу на высоту ниже 100 км, вплоть до высоты ~60 км, где находится мезосферный озон. Фактически, компьютерное моделирование с использованием данных EISCAT показало, что эти электроны при попадании в мезосферу немедленно разрушают местный озон (более чем на 10%).

Профессор Мийоши объясняет: "ПСА возникают почти ежедневно, распространяются на большие территории и длятся часами. Поэтому разрушение озона в результате этих событий может быть значительным". 

Говоря о большем значении этих результатов, профессор Мийоши продолжает: "Это лишь отдельное исследование. Необходимы дальнейшие статистические исследования, чтобы подтвердить, насколько сильно разрушение озона происходит в средней атмосфере из-за выпадения электронов. В конце концов, влияние этого явления на климат может потенциально повлиять на современную жизнь".