Oto, co się dzieje, gdy „wiatr” słoneczny zanika w pobliżu Ziemi i Marsa

Zdaniem naukowców i zespołu badaczy, w odpowiedzi na nagły zastój wiatru słonecznego, ochronna warstwa magnetyczna otaczająca każdą planetę nieoczekiwanie rozszerzyła się. Ostatnie badania Opublikowano w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Space Physics.

Autorzy badania twierdzą, że zaburzenia w magnetosferze Marsa spowodowane zmianami wiatru słonecznego mogą pomóc w nakreśleniu pełniejszego obrazu tego, jak planeta utraciła wodę miliardy lat temu. Na miejscu uczeni twierdzą, że rozumieją Cisza wiatru słonecznego jest ważna, ponieważ może powodować zakłócenia w pracy satelitów i komunikacji.

Wpływ wiatru słonecznego na Marsa

Około 4 miliardy lat temu zakładano, że Marsa pokrywają oceany, rzeki i jeziora. Z czasem woda w stanie ciekłym zniknęła z powierzchni. Naukowcy są zainteresowani badaniem zmian w wietrze słonecznym wokół Marsa, ponieważ mogą zidentyfikować różne scenariusze, które doprowadziły do ​​​​utraty wody.

Naukowcy wciąż znają zakres wpływu silnych wiatrów słonecznych na marsjańską atmosferę. Miliardy lat temu ciągły strumień cząstek słonecznych i promieniowanie ultrafioletowe pozbawiły je pola magnetycznego. Słabe pole magnetyczne może pozwolić na ucieczkę w przestrzeń większej liczby jonów z planety, w tym wody.

„Aby woda była w stabilnym stanie ciekłym, musi istnieć wystarczające ciśnienie atmosferyczne, które spycha ją w dół” – powiedziała na konferencji prasowej Shannon Curry, współautorka i fizyk planetarny z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Kiedy atmosfera na Marsie uległa erozji, „wzrosło ciśnienie atmosferyczne, a następnie woda zaczęła parować i w ten sposób uciekać w przestrzeń kosmiczną”.„

Przez prawie 10 lat należąca do NASA misja Mars Atmphere and Volatile Evolution (MAVEN) obserwowała Marsa i raportowała, w jaki sposób cząstki słoneczne spowodowały erozję marsjańskiej atmosfery i jej obecnie nieobecnej wody w stanie ciekłym. Naukowcy się dowiedzieli Większość jonów jest tracona w przestrzeń kosmiczną i podczas okresów intensywnego wiatru słonecznego.

Jednak aż do teraz nie zaobserwowali, kiedy wiatr słoneczny był prawie nieobecny wokół Marsa.

Około 26 grudnia sonda MAVEN zauważyła coś niezwykłego. Jak wykazały nowe badania, intensywność wiatru słonecznego wokół Marsa spadła 100-krotnie. Wysokość nad magnetosferą Marsa potroiła się o tysiące kilometrów bez ściskania jej przez ciśnienie wiatru słonecznego.

Jasper Halikas, główny autor i fizyk kosmiczny na Uniwersytecie Iowa, powiedział, że zderzenie dwóch różnych wiatrów słonecznych doprowadziło do obniżenia poziomu komunikacji. Szybkie wiatry słoneczne działają jak łopata do śniegu, wypychając słabsze, wolniejsze wiatry słoneczne i oczyszczając przestrzeń za nimi.

Następnego dnia marsjańska atmosfera wróciła do swoich normalnych rozmiarów. Od tego czasu wokół Marsa miały miejsce inne zjawiska związane z wiatrem słonecznym o niskiej intensywności, ale były one najdłuższe i najbardziej dramatyczne – powiedział Halikas.

Ale jak te same wydarzenia wpływają na naszą żywą Ziemię?

W drodze na Marsa w grudniu 2022 r. próżnia wiatru słonecznego uderzy w Ziemię.

Halikas powiedział, że w miarę zmniejszania się wiatru słonecznego wokół naszej planety inna misja NASA zaobserwowała ekspansję ziemskiej magnetosfery. Fale uderzeniowe wokół Ziemi, tzw Szok łukowyJego zdaniem liczba ta uległa podwojeniu, choć w nowym badaniu nie uwzględniono tej liczby.

Nie było to jednak pierwsze ani najbardziej dramatyczne zniknięcie wiatru słonecznego wokół Ziemi. W 1999Kolejna cisza spowodowała, że ​​wstrząs dziobowy wokół Ziemi zwielokrotnił się pięciokrotnie.

Właściwie jedna grupa badaczy jest znalezione W latach 1995–2017 wokół Ziemi miało miejsce około 12 zdarzeń związanych z wiatrem słonecznym o niskiej intensywności, ale mogło być ich więcej, które pozostały niewykryte. Radioastronom Janardhan Padmanabhan, który pomagał w badaniu przeszłych wydarzeń, powiedział, że przeanalizuje również wydarzenie z 22 grudnia.

„Podczas tych wydarzeń cała Ziemia była zanurzona w tej ogromnej, wolno poruszającej się bańce o małej gęstości” – powiedział Padmanabhan, starszy naukowiec z Indyjskiej Narodowej Akademii Nauk.

Naukowców interesuje przede wszystkim to, kiedy wiatr słoneczny zmierzający w stronę Ziemi jest silniejszy niż zwykle. Cząsteczki słoneczne mogą zderzać się z naszą ochronną tarczą magnetyczną i powodować różne skutki, od zorzy polarnej po przerwy w dostawie prądu lub zakłócenia w działaniu satelitów.

Jednak Ziemia może doświadczyć podobnych efektów również w przypadku wiatru słonecznego o niskiej intensywności, powiedział Ryan Dewey, fizyk kosmiczny z Uniwersytetu Michigan, który nie był zaangażowany w badania.

Powiedział, że podczas zjawiska wiatru słonecznego o niskiej intensywności prawie wszystko w ziemskiej magnetosferze rozszerza się – w tym pasy radiacyjne, które składają się z miliardów cząstek o wysokiej energii i pomagają chronić Ziemię przed szkodliwą energią. Jeśli na przykład pasy promieniowania przesuną się nad satelitami komunikacyjnymi lub GPS, przepływ cząstek może stanowić zagrożenie dla statków kosmicznych.

„Wpływa na propagację fal radiowych w atmosferze ziemskiej, zakłócając w ten sposób komunikację” – powiedziała Alison Gaines, fizyk przestrzeni i plazmy na Uniwersytecie Iowa, która nie była zaangażowana w badania.

Osłabienie wiatru słonecznego może również spowodować niezwykle intensywne deszcze polarne – rodzaj zorzy polarnej – widoczne na… Maj 1999Gaines powiedział. Umożliwia pakiety energii słonecznej Cząsteczki podróżują bezpośrednio do obszaru polarnego Ziemi. To tak, jakby ruchliwa autostrada nagle stała się wolna.

Ale jest też minus tej oczywistej dla operatorów satelitarnych autostrady. Wytrącanie cząstek, w zależności od Dewey powiedział, że objętość może ogrzać górne warstwy atmosfery. Ciepło to może spowodować rozszerzenie atmosfery na zewnątrz i zachmurzenie satelitów.

Padmanabhan powiedział, że ograniczenie ruchu może również przygotować grunt pod większe zagrożenie słoneczne dla Ziemi. Gdyby na Słońcu miała miejsce duża erupcja, znana jako koronalny wyrzut masy, mogłaby ona wstrząsnąć ziemskimi systemami komunikacji radiowej, kolejowej, elektrycznej i satelitarnej.

Jeśli taki koronalny wyrzut masy zmierzałby w stronę Ziemi podczas zaniku wiatru słonecznego, „nie można sobie wyobrazić zniszczeń, jakie mógłby spowodować” – powiedział Padmanabhan.