Миссии по изучению магнитосферы Марса
Магнитосферу Марса изучали как советские, так и американские и европейские миссии. Вот ключевые миссии, которые внесли вклад в понимание магнитного поля и магнитосферы Марса:
Советские миссии
Автоматические межпланетные станции были оснащены приборами для изучения магнитного поля Марса. Они провели первые прямые измерения магнитного поля вблизи планеты и подтвердили отсутствие глобальной магнитосферы, обнаружив лишь локальные магнитные аномалии в коре.
Американские миссии
Спутник впервые составил карту остатков магнитного поля Марса и выявил наличие мощных локальных магнитных аномалий в коре, что стало ключевым открытием в изучении марсианской магнетосферы.
Орбитальный аппарат NASA, специально предназначенный для изучения атмосферы и взаимодействия Марса с солнечным ветром. MAVEN исследует, как отсутствие глобальной магнитосферы влияет на потерю атмосферы и формирование индуцированной магнитосферы вокруг планеты.
Посадочный модуль оснащенный магнитометром, который измерял локальные магнитные поля в районе посадки. Данные InSight показали, что магнитные поля в некоторых местах Марса в 10 раз сильнее, чем ожидалось, и дали новую информацию о намагниченных породах коры.
Европейские миссии
Орбитальный аппарат Европейского космического агентства, который также проводит исследования взаимодействия солнечного ветра с атмосферой и магнитосферой Марса.
Новые и будущие миссии
Американская миссия, состоящая из двух небольших спутников, специально предназначена для изучения магнитосферы и взаимодействия солнечного ветра с атмосферой Марса. Ожидается, что миссия внесёт значительный вклад в понимание динамики индуцированной магнитосферы планеты.
Измерение и моделирование
Данные InSight о магнитном поле Марса
Основные результаты миссии InSight
- Сила магнитного поля: В районе посадки InSight (равнина Элизий) напряжённость магнитного поля оказалась примерно в 10 раз выше, чем ожидалось по данным спутников - около 2000 нТл вместо 200 нТл.
- Источники магнитного поля: Сильное поле создают древние намагниченные породы под поверхностью, возраст которых превышает 3,9 млрд лет.
- Временные вариации: Зафиксированы суточные и более быстрые колебания магнитного поля, связанные с токами в ионосфере и, возможно, погодными явлениями.
- Отсутствие глобального поля: У Марса нет единого магнитного поля как у Земли, а есть отдельные локальные аномалии.
Сравнение: Ожидаемое и измеренное поле
| Источник | Прогноз (нТл) | Измерено InSight (нТл) |
|---|---|---|
| Орбитальные модели | 200–314 | ~2000 |
Влияние и значение данных
- Данные InSight подтверждают, что древнее магнитное динамо Марса было мощным и сравнимым с земным, но давно прекратило работу.
- Локальные аномалии указывают на сохранённые «ископаемые» следы этого динамо в породах.
- Временные вариации помогают изучать структуру ионосферы и электрические токи в атмосфере Марса.
Солнечная буря и магнитосфера Марса
13 сентября 2017 года на Марс обрушился выброс корональной массы от Солнца. Эта визуализация данных показывает, как индуцированные солнечным ветром токи (зеленые цвета) и магнитные поля (розовые линии) сочетаются с относительно слабыми и нерегулярными магнитными полями земной коры Марса, создавая "гибридную" магнитосферу Марса. Визуализация демонстрирует, как за несколько часов до и во время шторма магнитосфера Марса меняется по мере вращения планеты, демонстрируя солнечному ветру постоянно меняющееся магнитное "лицо". Магнитосфера Земли, напротив, обладает сильным глобальным магнитным полем благодаря жидкому металлу, движущемуся внутри ядра нашей планеты, поэтому токи, индуцируемые земной корой или солнечной активностью, являются менее значимыми компонентами магнитной активности вокруг Земли.
Визуализация данных
- Временной масштаб: 5 минут моделирования данных = 1 секунда анимации.
- Столкновение солнечной бури с марсианской магнитосферой можно наблюдать на отметке 0:05 в ролике.
- Зелёный цвет показывает области с высокой плотностью магнитного тока.
Полярные сияния на Марсе
15 марта 2024 года, вблизи пика текущего солнечного цикла, на Солнце произошла солнечная вспышка и сопровождающий ее корональный выброс массы (CME) - мощный взрыв газа и магнитной энергии, который несет с собой большое количество частиц солнечной энергии. Эта солнечная активность привела к ошеломляющим полярным сияниям по всей Солнечной системе, в том числе и на Марсе, где марсоход НАСА "Персеверанс" вошел в историю, впервые обнаружив их с поверхности другой планеты.
Несколько дней спустя CME столкнулся с Марсом, создав световое шоу, которое смог запечатлеть марсоход, показав, что полярное сияние было почти однородным по всему небу при длине волны излучения ровно 557,7 нм. Чтобы подтвердить присутствие частиц солнечной энергии во время наблюдения полярного сияния, команда обратилась к прибору солнечной энергии MAVEN, который был дополнительно подтвержден данными миссии ESA (Европейское космическое агентство) Mars Express. Данные, полученные в ходе обеих миссий, подтвердили, что команде марсохода удалось успешно увидеть это явление в очень сжатые сроки.
В Калифорнийском университете в Беркли космический физик Кристина Ли получила предупреждение из офиса M2M о предстоящем 15 марта 2024 года CME. Ли, член команды миссии MAVEN, которая занимается изучением космической погоды, определила, что к Красной планете приближается заметная солнечная буря, которая может начаться через несколько дней. Она немедленно отправила уведомление о космической погоде на Марс для действующих в настоящее время миссий на Марсе.
“Это позволяет научным командам Perseverance и MAVEN предвидеть последствия межпланетных CME и связанных с ними SEP(частиц солнечной энергии)”, - сказал Ли.
“Когда мы увидели силу этого явления, - сказал Кнутсен, - мы предположили, что оно может вызвать полярное сияние, достаточно яркое для обнаружения нашими приборами”.