Марсианский зонд обнаружил новое «шокирующее» полярное сияние
Марсианский зонд обнаружил полярное сияние, пишет dw.com. На первый взгляд, оно похоже на наше северное сияние на Земле, но находится на расстоянии более 55 миллионов километров (40 миллионов миль) на Марсе. И исследователи, говорят, что это нечто совершенно необычное — даже «шокирующее».
Сияние было сфотографировано зондом Emirates Mars Mission (EMM) под названием «Надежда» (Hope).
Вскоре после того, как «Надежда» вышла на орбиту Марса, зонд начал снимать полярные сияния планеты. Исследователи решили более пристально изучить так называемые дискретные сияния планеты, чем планировалось изначально.
«Мы знали, что открыли потенциал для проведения наблюдений, которые никогда ранее не были возможны в таком масштабе», – сказала в своем заявлении научный руководитель EMM Хесса Аль-Матруши.
Теперь, примерно год спустя, исследователи говорят, что обнаружили «огромное червеобразное полярное сияние, которое простирается вокруг Красной планеты» — такого они еще никогда не видели.
Они называют это «извилистым дискретным полярным сиянием».
Марсианский зонд обнаружил полярное сияние, которое многое может рассказать об атмосфере планеты
Одной из главных целей «Надежды» всегда был сбор данных об атмосфере Марса. И изображения полярных сияний на Марсе проливают новый свет на взаимодействие атмосферы с магнитными полями планеты и солнечным ветром.
Ученые говорят, что они хотят предоставить данные, которые помогут международному научному сообществу создать глобальную карту погоды на Марсе, понять погодные циклы планеты и отследить перемещение водорода и кислорода между различными слоями атмосферы.
Аль-Матруши сказала, что они могут сканировать почти весь марсианский шар, делая «синоптические снимки» — изображения, дающие полный обзор планеты — что позволит исследователям изучить эти атмосферные явления.
«Мы наблюдаем дискретные эффекты полярных сияний в массовом масштабе и так, как мы никогда не предполагали», – сказала ученая.
Марсианский зонд обнаружил полярное сияние: их виды
Ранее ученые обнаружили три типа сияний на Марсе.
Во-первых, это диффузные полярные сияния, возникающие в результате сильных солнечных бурь.
Во-вторых, есть дискретные полярные сияния, которые «Надежда» исследует с самого начала своей миссии. Они создаются намагниченными минералами, встроенными в кору планеты.
Диффузные и дискретные сияния обычно наблюдаются на ночной стороне Марса. Это та сторона планеты, которая обращена в сторону от Солнца.
Существуют также протонные сияния, которые наблюдаются на дневной стороне Марса (стороне, обращенной к Солнцу).
Они, по-видимому, являются результатом взаимодействия солнечного ветра Марса с водородом в экзосфере планеты — внешнем слое атмосферы планеты.
Марсианский зонд обнаружил полярное сияние: «шокирующее» извилистое и дискретное
И теперь у нас есть четвертый тип этого явления на Марсе — извилистое дискретное полярное сияние.
По словам исследователей, такое сияние состоит из «длинных червеобразных полос выбросов заряженных электронов в верхних слоях атмосферы». Они простираются на многие тысячи километров от дневной до ночной стороны Марса.
Роб Лиллис из Калифорнийского университета в Беркли говорит, что они сделали «шокирующее открытие». Лиллис является частью команды, создавшей марсианский ультрафиолетовый спектрометр «Надежда Эмиратов» (Hope’s Emirates).
«Это заставило нас почесать затылки и вернуться к чертежной доске. У нас есть идеи, но нет надежного объяснения, почему мы наблюдаем интенсивные сияния такой формы и планетарного масштаба. Теперь у нас есть возможность пересмотреть предыдущие наблюдения и понять, что здесь происходит», – говорится в заявлении Лиллиса.
Зонд «Hope» совершает один оборот вокруг Марса каждые 55 часов и каждые девять дней собирает полную выборку планетарных данных. Ожидается, что его миссия продлится еще как минимум год.
Марсианский зонд обнаружил полярное сияние: что такое марсианская миссия Emirates?
Марсианская миссия Emirates (ЕММ) — первая в своем роде, запущенная ОАЭ, и одна из трех марсианских миссий, которые стартовали в 2020 году, включая одну китайскую.
В ОАЭ существует чувство «научной» неотложности, восходящее ко времени основания государства в 1971 году. В то время инфраструктура, такая как транспорт, и образование, были недостаточно развиты.
Для лучших умов было «очевидно, что для того, чтобы встать на один научный уровень с другими странами, нужно делать все быстро», – говорит Сара Аль-Амири, руководитель научного направления EMM, в интервью DW.
Это видно по тому, как развивается миссия. ОАЭ разрабатывает космические аппараты для наблюдения за Землей с 2006 года, что само по себе небольшой срок. Но миссия на Марс прошла путь от технико-экономического обоснования в 2013 году до объявления о ней годом позже, а теперь и до запуска в 2020 году. Всего шесть коротких лет.
«У нас нет ста лет, чтобы сидеть и органично развиваться. Так было всегда, мы развивались скачками», – говорит Аль-Амири.
Эта тенденция быстрого роста была ускорена сокращающимся спросом на нефть.
«Существует стремление к диверсификации», – говорит она.
«А использование нефти, которая воплощает собой знания и опыт, заложенные в науке и технике — прекрасный способ это сделать».
Для Аль-Амири и руководителя миссии Омрана Шарафа увидеть расцвет космической отрасли ОАЭ — давняя мечта. Возможно, они были одними из самых удачливых, поскольку смогли учиться за границей. Но они вернулись на родину и стали одними из первопроходцев в космической отрасли.
Аль-Амири говорит, что она «никогда не смела мечтать о космосе, просто из-за отсутствия существующих возможностей» у себя дома, но она начала программировать уже в 5 классе школы, изучала компьютерную инженерию и сейчас является государственным министром ОАЭ по передовым наукам.
Тем временем Шараф говорит, что ему всегда было интересно читать о спутниках.
«Я мечтал работать над космической программой», – говорит ученый.
Омран изучал электротехнику в США, вернулся в ОАЭ и присоединился к команде молодых эмиратцев, которым было поручено создать такую космическую программу. Они начали набираться опыта в Южной Корее, работая над спутниками наблюдения Земли, DubaiSat‑1 и 2.
Почему не Луна?
Дело не только в том, чтобы добраться до космоса. Миссия призвана создать космический потенциал ОАЭ — поощрять отечественные инновации и вдохновлять новые поколения ученых, с перспективой трудоустройства и устойчивого будущего.
Поэтому вполне резонно спросить: «Почему бы сначала не полететь на Луну?». В конце-концов, она ближе.
Ответ кроется в науке.
«Мы не преуменьшаем значение Луны — она тоже сложный космический объект», – говорит Шараф в том же интервью.
«Но Марс — это следующий уровень. Когда речь идет о научных вопросах и целях исследования Марса, мы можем лучше обосновать их. Это планета, которая, по мнению ученых, когда-то была живой, а потом жизнь на ней исчезла. Понимание того, что там произошло, и почему она потеряла свою атмосферу, поможет нам понять нашу собственную планету».
Марс — активная область исследований, которая опирается на данные, собранные непосредственно на самой планете», – говорит Аль-Амири, – а не с помощью телескопов и других форм наблюдения. Поэтому, по ее словам, EMM предоставляет данные, которые действительно необходимы мировому научному сообществу.
Команда сотрудничала с университетами США и Великобритании и консультировалась с группой анализа программы исследования Марса (MEPAG), связанной с НАСА.
MEPAG — это группа экспертов, которая публикует научные «документы о перспективах», подробно описывая научные цели и вопросы, касающиеся Красной планеты, на которые необходимо получить ответы.
Основные научные цели «Надежды»
Зонд «Надежда» стремится стать первым, кто даст полную картину марсианской атмосферы. Он попытается объяснить, почему или как Марс теряет газы водорода и кислорода, которые улетучиваются в космос в течение одного марсианского года.
Важно отметить, что «Надежда» исследует «суточный» цикл Марса, или цикл «день-ночь», что никогда ранее не делалось.
Используя три прибора — ультрафиолетовый спектрометр, цифровую камеру и инфракрасный спектрометр — зонд наложит изображения, чтобы создать картину от нижних до верхних слоев атмосферы. Но орбита «Надежды» будет иметь решающее значение для получения нужных данных.
Как сказал Франсуа Форже, астрофизик из «Лаборатории динамической метеорологии» в Париже: «Инструменты не революционные, но орбита совершенно новая».
Новая марсианская орбита
«Марс вращается вокруг Солнца, как и Земля, но за 24 часа 38 минут, и космический аппарат будет иметь эллиптическую орбиту от 20 000 километров в самом низу до 43 000 километров в самом верху», – говорит Франсуа Форже, который также участвует в марсианской миссии Emirates.
«Когда аппарат окажется на высоте 20 000 км, он будет оставаться над одним и тем же местом на Марсе, вращаясь вместе с планетой в течение 8 часов, что позволит нам наблюдать за происходящим в течение дня. Например, мы увидим, как здесь исчезает утренний туман, а там начинается буря, – говорит Форже, — а затем он снова поднимется вверх, и когда он окажется выше, аппарат будет двигаться медленнее, в то время как планета продолжает вращаться под ним. Когда он вернется на минимальную высоту, он снова будет вращаться вместе с планетой. Таким образом, мы увидим, что происходит на Марсе в соответствии с нашим земным временем».
При каждом повороте орбиты «Надежда» будет отслеживать разные места — с более низкой и более высокой орбиты. В конце-концов, все данные будут собраны вместе, чтобы составить полную картину за 24-часовой период — день и ночь. Но для накопления полного суточного цикла может потребоваться три орбиты для конкретного места, говорит Форже.
Погодные условия и пылевые бури
Эти данные будут открыты для научного сообщества, что позволит объединить их с другими данными, например, с сейсмической информацией, собранной аппаратом InSight, или с атмосферными данными, полученными зондом MAVEN.
Конечно, существует очень много вопросов, на которые необходимо ответить, и ни одна миссия не сможет исследовать все и дать 100%-ную картину происходящего.
Но, в конечном счете, ученые хотят знать, как Марс стал непригодным для жизни, почему его атмосфера не защищает, как атмосфера на Земле.
Атмосфера Марса тонкая, как земная, но она состоит в основном из углекислого газа (CO2), а кислорода и водяного пара там совсем немного. Поэтому выяснение того, почему это небольшое количество кислорода, необходимое людям для жизни и дыхания, улетучивается с Марса, имеет решающее значение для нашего понимания планеты.
«MEPAG поставил перед мировым космическим сообществом вопросы, которые нам необходимо изучить, чтобы понять эволюцию Марса, и один из них — исторические атмосферные изменения», – говорит Аль-Амири.
«Это понимание погодной системы, цикла день-ночь и динамики — все сезонные изменения. Как они образуются и происходят?».
«Или почему на Марсе возникают глобальные пылевые бури? На Земле случаются локализованные, региональные пыльные бури. Но на Марсе бывают глобальные пыльные бури, охватывающие всю планету. Итак, какие факторы позволяют целой планете быть охваченной одной пылевой бурей?», – спрашивает Аль-Амири.
Затем возникает конкретный вопрос о том, почему планета теряет свою атмосферу.
Ученые уже пытались выяснить, связано ли это с самим космосом — например, с тем, что атмосфера «очищается» солнечными ветрами — потоками заряженных частиц, которые вылетают из Солнца со скоростью до 900 км в секунду.
Но некоторые другие теории предполагают, что Марс сам может влиять на эти процессы.
«На планете существуют пылевые бури, облачные образования, циклы водяного пара, и мы задаемся вопросом, насколько это влияет на потерю водорода и кислорода с Марса в его экзосферу», – говорит Аль-Амири.
Для этого миссия проведет одновременные измерения — инфракрасные технологии в нижней атмосфере, где «Надежда» будет изучать температуру и ледяные облака, и ультрафиолетовые технологии для изучения марсианского озона в нижней атмосфере, а также потери водорода и кислорода в верхней атмосфере.
Наконец, есть простая камера, которая позволит «Надежде» делать полные «дисковые снимки» планеты, что может выявить «интересные явления», говорит Форже.
«Например, пару лет назад мы обнаружили продолговатые облака, формирующиеся около вершины «Олимп Монс» (крупнейший вулкан на Марсе). Они простирались на 2 000 километров, и этого никогда не было видно, потому что мы всегда смотрели на Марс по полосам с одного и того же местного времени», – говорит Форже.
«Таким образом, изображение всего диска может быть эффектным и интересным для науки».
Миссия сотрудничества
Много говорилось о том, что миссия стартует из Японии. Но японское космическое агентство JAXA отмечает, что миссия является «независимой программой ОАЭ».
Даже запуск на японской ракете H‑IIA из космического центра Танегасима JAXA осуществляется не агентством, а компанией Mitsubishi Heavy Industries, а у Японии есть свои интересы на Марсе.
В электронном письме в DW представитель JAXA Нобуёси Фудзимото пишет, что японская миссия MMX в 2024 году будет «исследовать два спутника Марса, соберет образец с одной из них и вернет его обратно».
Существует также большая вероятность того, что данные с марсианской миссии Emirates попадут в японскую миссию MMX.
«У японцев фантастические возможности, но они никогда не были на Марсе, – говорит Макдональд, – поэтому работа в качестве партнеров в международном сообществе придаст им больше уверенности, когда они решат отправиться туда в следующий раз».
Целью EMM является международное сотрудничество, которое, по словам Шарафа, хорошо зарекомендовало себя с американскими командами из Университета Колорадо в Боулдере, Университета штата Аризона и Калифорнийского университета в Беркли.
«Получить некоторые знания для нашей миссии было нелегко, и нам пришлось подумать, как это можно сделать так, чтобы это было интересно и выгодно всем — нашим национальным интересам, интересам наших партнеров и человечества», – говорит Шараф.
«Итак, это тематическое исследование, из которого другие страны могут извлечь уроки. Например, как мы сотрудничали в 2006 году с Кореей, где совершенно другой образ мышления и система, и в 2014 году с США».
Этот дух сотрудничества, возможно, проникнет и в другие области исследований, поскольку ОАЭ движутся к «постнефтяной» экономике.
«Наша космическая программа — это инструмент для достижения других целей», – говорит Шараф.
«Она связана с национальными проблемами, такими как продовольствие и вода, чистая энергия, а также с экономическими возможностями. Это те столпы, которые диктуют базис нашей программы. Речь идет не только о полетах в космос. Поэтому, если добыча астероидов или ракетного топлива будет связана с одним из этих столпов, мы рассмотрим этот вопрос».
Читайте также:
- Новое открытие: необычное наблюдение о скорости звука на Марсе
- Экипаж NASA отправился в имитационную миссию на Марс
- Услышать Марс: первые звуки планеты получены учеными
Читайте также:
