Планета Венера с ее плотной атмосферой, состоящей из углекислого газа, ее иссушенной поверхностью и таким высоким давлением, что посадочные аппараты разрушаются в течение нескольких часов, дает ученым возможность изучить планету, очень чуждую нам. Эти загадочные дыры дают дополнительные ключи к пониманию атмосферы Венеры, того, как планета взаимодействует с постоянным натиском солнечного ветра от Солнца, и, возможно, даже того, что скрывается глубоко в ее ядре.
«Вся эта работа началась с загадки 1978 года», — сказал Глин Коллинсон, космический ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который является первым автором статьи об этой работе в Journal of Geophysical Research. «Когда орбитальный аппарат Pioneer Venus Orbiter вышел на орбиту вокруг Венеры, он заметил кое-что очень, очень странное — дыру в ионосфере планеты. Это была область, где плотность просто упала, и никто не видел ничего подобного в течение 30 лет. годы."
До настоящего времени.Коллинсон намеревался искать сигнатуры этих дыр в данных Venus Express Европейского космического агентства.
Venus Express, запущенный в 2006 году, в настоящее время находится на 24-часовой орбите вокруг полюсов Венеры. Эта орбита размещает его на гораздо большей высоте, чем орбитальный аппарат Pioneer Venus Orbiter, поэтому Коллинсон не был уверен, заметит ли он какие-либо маркеры этих таинственных дыр.
Но даже на этих высотах были обнаружены те же дыры, что показало, что дыры простирались намного дальше в атмосферу, чем это было известно ранее.Наблюдения также показали, что дыры встречаются чаще, чем предполагают.
Pioneer Venus Orbiter видел дыры только во время большой солнечной активности, известной как солнечный максимум. Однако данные Venus Express показывают, что дыры могут образовываться и во время солнечного минимума.Интерпретация того, что происходит в ионосфере Венеры, требует понимания того, как Венера взаимодействует с окружающей средой в космосе.
В этой среде преобладает поток электронов и протонов — заряженный нагретый газ, называемый плазмой, — который удаляется от Солнца. По мере своего распространения этот солнечный ветер переносит встроенные магнитные поля, которые могут влиять на заряженные частицы и другие магнитные поля, с которыми они сталкиваются на своем пути. Земля в значительной степени защищена от этого излучения собственным сильным магнитным полем, но у Венеры такой защиты нет.
Однако у Венеры есть ионосфера, слой атмосферы, заполненный заряженными частицами. На солнечной стороне планеты ионосфера Венеры подвергается бомбардировке солнечным ветром. Следовательно, ионосфера, как воздух, обтекающий мяч для гольфа в полете, имеет форму тонкой границы перед планетой и продолжается в виде длинного кометоподобного хвоста позади нее. По мере того, как солнечный ветер проникает в ионосферу, он накапливается, как большой плазменный транспортный затор, создавая тонкую магнитосферу вокруг Венеры — гораздо меньшую магнитную среду, чем вокруг Земли.
Venus Express оборудован для измерения этого слабого магнитного поля. Когда он пролетал через ионосферные дыры, он зарегистрировал скачок напряженности поля, а также обнаружил очень холодные частицы, входящие и выходящие из дыр, хотя и с гораздо меньшей плотностью, чем обычно наблюдается в ионосфере.
Наблюдения Venus Express предполагают, что вместо двух дыр позади Венеры на самом деле есть два длинных толстых цилиндра из материала более низкой плотности, тянущиеся от поверхности планеты к выходу в космос. Коллинсон сказал, что некоторая магнитная структура, вероятно, заставляет заряженные частицы выдавливаться из этих областей, как зубная паста выдавливается из тюбика.
Следующий вопрос: какая магнитная структура может создавать этот эффект? Представьте себе Венеру, стоящую посреди постоянного солнечного ветра, как маяк, воздвигнутый в воде недалеко от берега. Силовые линии магнитного поля от Солнца движутся к Венере, как волны воды, приближающиеся к маяку. Дальние стороны этих линий затем огибают планету, образуя две длинные прямые линии магнитного поля, уходящие прямо за Венеру.
Эти линии могут создавать магнитные силы, выдавливающие плазму из отверстий.Но при таком сценарии дно этих трубок расположится по сторонам планеты, а не так, как если бы они выходили прямо из поверхности. Что могло заставить магнитные поля входить и выходить из планеты? Без дополнительных данных трудно сказать наверняка, но команда Коллинсона разработала две возможные модели, которые могут соответствовать этим наблюдениям.
В одном сценарии магнитные поля не останавливаются на краю ионосферы, чтобы охватить внешнюю часть планеты, а вместо этого продолжаются дальше.«Мы думаем, что некоторые из этих силовых линий могут проходить сквозь ионосферу, разрезая ее, как сырную проволоку», — сказал Коллинсон. «Ионосфера может проводить электричество, что делает ее в основном прозрачной для силовых линий. Линии проходят прямо до поверхности планеты и некоторыми путями к ней».
В этом сценарии магнитное поле беспрепятственно распространяется прямо в верхние слои Венеры. В конце концов, магнитное поле попадает на каменистую мантию Венеры — конечно, если предположить, что внутренняя часть Венеры похожа на внутреннюю часть Земли.
Разумное предположение, учитывая, что две планеты имеют одинаковую массу, размер и плотность, но ни в коем случае не доказанный факт.По словам Коллинсона, подобное явление действительно происходит на Луне. Луна в основном состоит из мантии и практически не имеет атмосферы. Силовые линии магнитного поля Солнца проходят через мантию Луны, а затем попадают в то, что считается железным ядром.
Во втором сценарии магнитные поля Солнечной системы действительно обвиваются вокруг ионосферы, но сталкиваются с скоплением плазмы уже позади планеты. Поскольку два набора заряженного материала толкаются в месте, он вызывает необходимое магнитное сжатие в идеальном месте.
В любом случае области повышенного магнетизма будут вытекать по обе стороны от хвоста, указывая прямо внутрь и наружу планеты. Эти области повышенной магнитной силы могут быть тем, что выдавливает плазму и создает эти длинные ионосферные дыры.Ученые продолжат исследовать причины возникновения этих дыр.
Подтверждение той или иной теории, в свою очередь, поможет нам понять эту планету, столь похожую и в то же время столь отличную от нашей.Видео: https://www.youtube.com/watch?v=9MVRMzmwubM