Ученые впервые объяснили колебания магнитного хвоста Марса

Солнце постоянно выбрасывает поток заряженных частиц — плазму. Этот поток, известный как солнечный ветер, разлетается во все стороны и взаимодействует с планетами. В результате за ними формируются вытянутые структуры из плазмы и магнитных полей — так называемые магнитохвосты.

По данным исследования, опубликованного в журнале AGU Advances, международная группа под руководством Юаньчжэна Вэня обнаружила, что процессы в магнитохвосте Марса могут быть устроены сложнее, чем считалось раньше.

Что происходит в магнитохвосте

Магнитохвост — это не статичная «полоса» позади планеты. Внутри него есть тонкие слои плазмы, по которым текут электрические токи. Иногда эти слои начинают колебаться, словно лента на ветру.

У Земли такие движения уже изучены. Их часто связывают с явлением магнитного пересоединения. Это процесс, при котором линии магнитного поля разрываются и соединяются заново, резко высвобождая энергию. Можно представить это как натянутые резинки, которые внезапно рвутся и сцепляются иначе, создавая всплеск движения.

Долгое время оставалось неясно, происходит ли нечто подобное у других планет.

Почему Марс — особый случай

В отличие от Земли, у Марса нет глобального магнитного поля — оно исчезло миллиарды лет назад. Тем не менее магнитохвост у планеты есть. Он формируется за счет взаимодействия солнечного ветра с верхними слоями атмосферы, где много заряженных частиц.

Дополнительную роль играют «остаточные» магнитные поля, сохранившиеся в коре планеты. Это своего рода локальные магнитные участки, которые влияют на структуру хвоста.

Два аппарата — одно открытие

Ранее ученые опирались в основном на данные аппарата MAVEN, который исследует атмосферу Марса. Он показал, что магнитохвост планеты постоянно меняется — изгибается, смещается и теряет частицы. Но у него есть ограничение: он наблюдает только одну область в конкретный момент.

Ситуацию изменило подключение китайского орбитального аппарата Tianwen-1. Впервые исследователи смогли сравнить одновременные наблюдения из разных участков магнитохвоста.

Оказалось, что события магнитного пересоединения, зафиксированные MAVEN в одной части хвоста, совпадают по времени с колебаниями, которые Tianwen-1 наблюдает в другой. Это важная зацепка.

«Магнитные жгуты» и волны в плазме

Перед или во время этих колебаний аппараты фиксировали особые структуры — так называемые магнитные жгуты. Это участки, где магнитные линии как будто переплетаются и закручиваются вместе с заряженными частицами.

Нечто похожее давно наблюдают у Земли. Там такие структуры появляются, когда магнитные линии резко перестраиваются — как если бы натянутые нити внезапно оборвались и сцепились по-новому. В этот момент выделяется энергия, и она не остается на месте, а уходит дальше по магнитному хвосту.

По всей видимости, на Марсе происходит то же самое. Сначала в одной зоне возникает «всплеск» энергии и образуется такой жгут, а затем это возмущение распространяется дальше и начинает раскачивать плазму, словно волна, бегущая по веревке.

Что это меняет

Пока выводы требуют дополнительной проверки, но картина становится более цельной и важной для астрономов. Исследование показывает, как именно энергия от солнечного ветра перераспределяется вокруг Марса. Это важно не только для понимания самой планеты. Подобные процессы, вероятно, происходят и у других тел без мощного магнитного поля.

Проще говоря, Марс становится удобной площадкой для наблюдений: на его примере можно вживую проследить, как солнечный ветер взаимодействует с планетами и как в космическом пространстве накапливается и затем высвобождается энергия.