Орбітальні апарати ESA на Марсі спостерігають за сонячною супербурею, що вразила Червону планету
Зображення сонячної бурі 2024 року, отримані інструментами Обсерваторії сонячної динаміки NASA, розробленими Європейським космічним агентством ESA/ NASA. Яскраві плями праворуч від Сонця – це Юпітер і Венера. Авторство: NASA/ESA
У травні 2024 року люди в усьому світі спостерігали прекрасні полярні сяйва, які з'являлися далеко за межами полярних регіонів Землі. Навіть північне сяйво, яке зазвичай обмежується Північним полярним колом, було видно аж до Мексики на півдні. Ця рідкісна подія стала результатом потужної сонячної бурі, найпотужнішої, зареєстрованої за понад 20 років. Як завжди, б Земля бомбардувалась зарядженими сонячними частинками, які взаємодіяли з магнітосферою планети. Буря також досягла Марса, що спостерігали два орбітальні апарати Європейського космічного агентства (ESA) - Mars Express та ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO).
Працюючи разом, два космічні апарати зробили знімки події та отримали детальну інформацію про кількість радіації, яка досягла Марса: еквівалент 200 днів того, що зазвичай піддається впливу всього за 64 години. Дані були представлені в дослідженні, опублікованому в Nature Communications, де міжнародна команда дослідників використала метод, вперше розроблений ESA, щоб виявити, як ця буря вплинула на Марс. Результати можуть призвести до кращого розуміння космічної погоди та того, як сонячні бурі взаємодіють з планетами.
Ця техніка відома як радіопокриття, за якої зонд Mars Express передавав радіосигнал до TGO, коли той зникав за марсіанським горизонтом. Хоча Європейське космічне агентство (ESA) регулярно використовує радіопокриття між орбітальними апаратами на Землі, це був один з небагатьох випадків, коли воно було використано поблизу Марса. По суті, радіосигнал заломлювався шарами атмосфери Марса, перш ніж його вловив TGO, що дозволило вченим дізнатися більше про кожен шар. Для підтвердження густини електронів також використовувалися дані місії NASA «Атмосфера та леткі речовини Марса» (MAVEN).
*Для вивчення атмосфери Марса два орбітальні апарати ЄКА використовують метод, який називається «радіопокриття». Фото: ЄКА*
Колін Вілсон, науковий співробітник проекту ESA для Mars Express та TGO та співавтор дослідження, сказав у прес-релізі ESA:
«Цей метод насправді використовується десятиліттями для дослідження Сонячної системи, але з використанням сигналів, що передаються з космічного апарату на Землю. Лише протягом останніх п'яти років ми почали використовувати його на Марсі між двома космічними апаратами, такими як Mars Express та TGO, які зазвичай використовують ці радіозв'язки для передачі даних між орбітальними апаратами та марсоходами. Чудово бачити це в дії.»
Супербуря збіглася з поверненням гіперактивної області сонячних плям AR3664 на сторону Сонця, повернену до Землі. Вибух послав спалах класу X2.9 та велику хмару матеріалу – також відому як викид корональної маси (CME) – до Землі та Марса. На Марсі шторм спричинив різке збільшення кількості електронів у двох шарах його атмосфери – 110 та 130 км (68 та 80 миль) над поверхнею – на 45% та 278% (відповідно), що є найбільшою кількістю електронів, яку коли-небудь спостерігали в цій області марсіанської атмосфери. Науковий співробітник Європейського космічного агентства Джейкоб Парротт, провідний автор дослідження, сказав:
«Удар був вражаючим: верхні шари атмосфери Марса були «затоплені» електронами. Це була найбільша реакція на сонячну бурю, яку ми коли-небудь бачили на Марсі. Буря також спричинила комп'ютерні помилки для обох орбітальних апаратів – типова небезпека космічної погоди, оскільки частинки, що беруть участь, дуже енергійні та їх важко передбачити. На щастя, космічні апарати були розроблені з урахуванням цього та побудовані з радіаційно-стійкими компонентами та спеціальними системами для виявлення та виправлення цих помилок. Вони швидко відновилися.»
*Супутники Swarm Європейського космічного агентства (ЄКА) картографують магнітне поле Землі, спотворене сонячною бурею травня 2024 року. Фото: ЄКА*
Завдяки магнітосфері Землі реакція верхніх шарів атмосфери була менш інтенсивною, причому значна частина частинок бурі відхилялася від планети або спрямовувалася до полюсів (що спричиняло полярні сяйва). Це підкреслює відмінності між нашими планетами, а також демонструє важливість вивчення того, як космічна погода впливає на різні тіла в Сонячній системі. Оскільки сонячні бурі можуть загрожувати астронавтам та обладнанню на орбіті, а також порушувати роботу супутників та електричних мереж на поверхні, прогнозування космічної погоди має життєво важливе значення.
Однак це складно, оскільки Сонце випромінює сонячні спалахи та корональні вибухи коронального випромінювання непередбачувано, що робить їх вивчення питанням удачі та часу. На щастя, команда змогла використати нову методику лише через 10 хвилин після того, як сонячна буря досягла Марса. Загалом команда зафіксувала наслідки трьох сонячних подій, які були частиною однієї бурі, але відрізнялися типом викиданого матеріалу та способом його здійснення. Це включало спалах радіації, вибух високоенергетичних частинок та корональну випромінювання. Колін сказав:
«Результати покращують наше розуміння Марса, показуючи, як сонячні бурі відкладають енергію та частинки в атмосферу Марса – це важливо, оскільки ми знаємо, що планета втратила як величезну кількість води, так і більшу частину своєї атмосфери в космос, найімовірніше, через постійний вітер частинок, що викидає Сонце. Але є й інший бік: структура та склад атмосфери планети впливають на те, як радіосигнали поширюються в космосі. Якщо верхні шари атмосфери Марса заповнені електронами, це може блокувати сигнали, які ми використовуємо для дослідження поверхні планети за допомогою радара, що робить це ключовим фактором у плануванні наших місій – і впливає на нашу здатність досліджувати інші світи.»
Переклад з англійської
Додаткова інформація: ESA