Ученые Калифорнийского университета в Беркли раскрыли уникальный механизм образования полярных сияний на Марсе с помощью архивных данных космического зонда MAVEN. Открытие показывает, что даже при отсутствии у планеты глобального магнитного щита на ней действуют карманные циклы магнитного перезамыкания, заставляющие частицы солнечного ветра светиться в верхних слоях атмосферы.
Около четырех миллиардов лет назад внутреннее геодинамо Марса остановилось, лишив планету защитного глобального магнитного щита. В период активного остывания ядра расплавленная лава на поверхности фиксировала направление тогдашних магнитных линий. Сегодня от древней защиты остались лишь изолированные островки намагниченной коры, рассеянные по поверхности планеты.
Отсутствие единого магнитного поля оставляет атмосферу Марса незащищенной перед непрерывным потоком солнечного ветра. На Земле мощное центральное динамо перенаправляет заряженные частицы к полюсам, создавая привычные нам масштабные северные и южные сияния. На Красной планете вместо единого поля работают многочисленные локальные «купола», удерживающие остаточную намагниченность.
Полярные сияния на Марсе образуются из-за миниатюрного цикла Данжи: частицы солнечного ветра связываются с остаточными магнитными полями марсианской коры, вызывая магнитное перезамыкание и ускорение электронов в верхние слои атмосферы.
Британский физик Джеймс Данжи в 1961 году описал фундаментальный процесс, при котором магнитное поле Солнца соединяется с магнитосферой Земли и перенаправляет плазму. Этот механизм, названный циклом Данжи, работает как гигантский космический ускоритель частиц: линии магнитного поля разрываются, вновь соединяются в теневой стороне планеты и «выстреливают» электронами обратно в атмосферу.
Анализ данных MAVEN показал наличие уменьшенной копии цикла Данжи, возникающей над локальными магнитными аномалиями марсианской коры. Понятие глобального круговорота плазмы удалось адаптировать к масштабам отдельных участков поверхности. Выяснилось, что солнечный ветер сталкивается с миниатюрными магнитными куполами, запускает перезамыкание линий и вызывает локальные вспышки аврорального свечения.
Исследователям удалось зафиксировать ускорение электронов и формирование электрических токов с помощью научной аппаратуры орбитального аппарата. Для подтверждения модели физики использовали предельные возможности ионного анализатора STATIC, магнитометра и детектора электронов SWEA. Потоки заряженных частиц в ионосфере Марса образуют вложенную структуру из двойных петель, огибающих планету с дневной на ночную сторону.
Понимание механизмов локального взаимодействия солнечного ветра с марсианской корой критически важно для планирования безопасных пилотируемых экспедиций. Местные магнитные аномалии могут создавать неравномерную радиационную обстановку на поверхности. Точная карта магнитных куполов и понимание вызываемых ими токов помогут инженерам правильно выбирать места для размещения исследовательских баз.
Собранные аппаратом MAVEN данные продолжают приносить научные открытия даже после официального завершения его многолетней миссии. Изучение микромагнитосфер Марса помогает астрофизикам понять, как аналогичные процессы протекают у экзопланет и других тел Солнечной системы, лишенных собственных внутренних динамо.
Источник: Miniature Dungey-like cycle at Mars, Nature Communications, 2026
Читайте также: Разгадка тайны древнего асимметричного магнитного поля Марса