Международная команда под руководством планетолога Шеннон Карри из Университета Колорадо обнаружила прямые доказательства процесса, при котором солнечный ветер «сдувает» частицы атмосферы Марса в космос. Это открытие, основанное на анализе данных зонда NASA MAVEN, собранных с сентября 2014 года, объясняет, как планета потеряла до 90% своей атмосферы и воды за миллиарды лет.

«Ионное распыление» происходит, когда разогнанные ионы солнечного ветра сталкиваются с нейтральными атомами атмосферы. Частицы получают энергию, достаточную для преодоления гравитации, и покидают планету. На Марсе, который не имеет глобального магнитного поля, как Земля, ионное распыление происходит активнее — солнечный ветер беспрепятственно «сдирает» частицы атмосферы. Ранее этот процесс не удавалось наблюдать из-за необходимости одновременного измерения выброшенных атомов, ионов и электрического поля, а также данных с дневной и ночной сторон планеты — такие возможности есть только у MAVEN.

Это фотография поверхности Марса, сделанная орбитальным аппаратом Viking 1 в 1976 году.
Источник: NASA / JPL-Caltech

Учёные сосредоточились на аргоне, используя его как маркер «распыления». Выше 350 км плотность этого газа колебалась в зависимости от ориентации электрического поля солнечного ветра, тогда как на меньших высотах оставалась стабильной. Это привело к дисбалансу изотопов: лёгкие формы аргона улетучивались активнее, оставляя избыток тяжёлых — явный признак утери атмосферы.

Ключевым доказательством стали данные января 2016 года, когда мощная солнечная буря увеличила скорость утечки в четыре раза. Это подтвердило, что в ранней Солнечной системе, при частых вспышках молодого Солнца, именно выброс частиц под воздействием солнечного ветра мог быть главной причиной потери атмосферы.

«Распыление сегодня происходит в четыре раза интенсивнее, чем предполагали модели, — отмечают авторы. — В прошлом, при высокой солнечной активности, оно, вероятно, определило судьбу марсианской воды и сделало планету непригодной для жизни».

Открытие позволит точнее восстанавливать климатическую историю Марса и оценивать потенциал обитаемости экзопланет. Следующие шаги включают анализ других элементов атмосферы при помощи данных миссии MAVEN и сравнение данных с новыми миссиями, например, ExoMars.