На Марсе есть авроры без глобального магнитного поля, и мы наконец-то знаем, как это происходит

Земные авроры - это великолепное чудо, но наша планета - не единственное место в Солнечной системе, где можно встретить эти явления.

Атмосферное свечение, хотя иногда и в невидимых диапазонах волн, было замечено на всех планетах, кроме Меркурия, и даже на некоторых лунах Юпитера... и даже на комете. Но Марс - это то место, где становится интересно. Красная планета знаменита своим потерянным глобальным магнитным полем - ингредиентом, который играет решающую роль в формировании авроры в других местах.

Но это не значит, что Марс полностью лишен магнетизма. Из некоторых участков коры, особенно в южном полушарии, прорастают области локализованных магнитных полей. Новый анализ подтвердил, что эти небольшие локальные магнитные поля взаимодействуют с солнечным ветром интересными способами, создавая дискретные (или структурированные) ультрафиолетовые авроры Марса.

"У нас есть первое подробное исследование того, как условия солнечного ветра влияют на авроры на Марсе", - сказал физик и астроном Закари Гиразиан из Университета Айовы.

"Наш главный вывод заключается в том, что внутри области сильного поля коры частота появления аврор зависит в основном от ориентации магнитного поля солнечного ветра, а за пределами области сильного поля коры частота появления зависит в основном от динамического давления солнечного ветра".

Здесь, на Земле, мы довольно хорошо понимаем, как возникают авроры - бореалис и австралис. Они появляются, когда частицы солнечного ветра сталкиваются с магнитосферой Земли, затем ускоряются вдоль линий магнитного поля до высоких широт, где попадают в верхние слои атмосферы.

Там, взаимодействуя с атмосферными частицами, они создают мерцающие огни, которые танцуют по небу.

Есть основания полагать, что подобные явления возникают и на других телах. Например, мощные, постоянные авроры Юпитера также создаются благодаря сложному магнитному полю этой огромной планеты.

Но глобальное магнитное поле Марса разрушилось довольно рано в истории планеты, оставив после себя лишь участки магнетизма, сохранившиеся в намагниченных минералах коры. Ультрафиолетовые изображения Марса в ночное время показали, что авроры обычно образуются вблизи этих магнитных полей коры, что имеет смысл, если линии магнитного поля необходимы для ускорения частиц.

В работе Гиразяна и его команды также учитываются условия солнечного ветра. Они проанализировали данные космического аппарата Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN), который с 2014 года собирает ультрафиолетовые изображения красной планеты. Он также оснащен прибором под названием Solar Wind Ion Analyzer, который, что неудивительно, анализирует солнечный ветер.

Они сравнили данные о динамическом давлении солнечного ветра, а также о силе и угле межпланетного магнитного поля с ультрафиолетовыми данными о марсианских аврорах. Они обнаружили, что за пределами областей магнитного поля земной коры динамическое давление солнечного ветра играет значительную роль в частоте обнаружения авроров.

Однако давление солнечного ветра, по-видимому, не играет большой роли в яркости этих аврор. Это позволяет предположить, что марсианские авроры могут быть вызваны событиями космической погоды, такими как корональные выбросы массы, когда массы заряженных частиц выбрасываются из Солнца и связаны с более высоким давлением солнечного ветра.

Внутри областей магнитного поля земной коры ориентация магнитного поля и солнечного ветра, по-видимому, играет важную роль в формировании авроров на Марсе. При определенной ориентации солнечный ветер, по-видимому, благоприятствует магнитным пересоединениям или ускорению частиц, необходимым для возникновения ультрафиолетового свечения.

Эти результаты, по словам исследователей, дают новую информацию о том, как взаимодействие с солнечным ветром может вызвать авроры на планете, лишенной глобального магнитного поля. Эта информация может быть использована для лучшего понимания формирования дискретных аврор на совершенно разных мирах.

"Сейчас очень плодотворное и захватывающее время для исследования авроры на Марсе", - сказал Гиразиан.

"База данных дискретных наблюдений авроры, которую мы получили от MAVEN, является первой в своем роде и позволяет нам впервые понять основные особенности авроры".

Исследование было опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Космическая физика.