Профессор Олег Вайсберг: «Явление атмосферных потерь Марсом под влиянием солнечного ветра не является новостью для научного сообщества»

10 Ноя 2015

Результаты исследований на орбитальной марсианской станции MAVEN были представлены 5 ноября 2015 г. на пресс-конференции Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) США. Пресс-конференция с участием руководителей НАСА и проекта MAVEN была приурочена к дате публикации первых результатов исследований в ведущих международных научных журналах Science и Geophysical Research Letters [1]. Аппарат MAVEN, чья научная программа целиком посвящена исследованиям атмосферы Марса, был выведен на орбиту 21 сентября 2014 г.

Результаты MAVEN комментирует профессор Олег Вайсберг, главный научный сотрудник лаборатории солнечного ветра Института космических исследований РАН. Олег Леонидович — автор многих экспериментов по изучению взаимодействия солнечного ветра с Марсом на межпланетных станциях СССР, в ходе которых стало понятно, как Марс теряет свою атмосферу под действием солнечного ветра.

«Пресс-конференция НАСА была сконцентрирована на роли солнечного ветра — потока заряженных частиц от Солнца — в эволюции атмосферы Марса и связанной с ней потерей воды. Измерения потока атмосферных ионов, которые уносит поток солнечного ветра, обдувающий планету, позволили оценить величину потерь атмосферы Марса в 100 г в секунду. Если сравнить эту величину с массой современной атмосферы Марса, то можно утверждать, что за миллиарды лет, прошедших со времени образования солнечной системы, Марс потерял большую часть своей атмосфера, а вместе с нею и воды.

Учитывая большое внимание к Марсу в настоящее время и перспективу колонизации Марса вполне понятно широкое освещение результатов американских исследований. НАСА вообще уделяет большое внимание пропаганде космических исследований и своих результатов, что обеспечивает большую поддержку населения космической программы и, в частности, научных исследований, и значительное финансирование научной программы. Американская программа исследования Солнечной системы, нашего «большого дома», от Меркурия до Плутона и дальше, производит большое впечатление, и надо поздравить американских ученых и инженеров с успехом этих фундаментальных исследований.

Но надо помнить, что внимание к Марсу и его атмосфере не является чем-то новым. В 1970-х годах на орбите спутников Марса первыми стали советские межпланетные станции «Марс-2», «Марс-3» и «Марс-5». На этих спутниках были и приборы для исследования взаимодействия солнечного ветра с Марсом. Была открыта магнитосфера Марса и зарегистрирован поток атмосферных ионов, уносимых солнечным ветром. Уже тогда мы с моим молодым коллегой Анатолием Богдановым, также работающим в Институте космических исследований РАН (ИКИ РАН), опубликовали эти результаты [2] и сделали вывод, что измеренный нами поток уносимых солнечным ветром ионов настолько велик, что он привел к большим потерям марсианской атмосферы за время существования планеты. По нашим оценкам на «Марсе-5», темп потери вещества из атмосферы (речь шла о тяжелых ионах — элементах тяжелее водорода) составлял около 250 г в секунду.

Пограничный слой ускользающих атмосферных ионов в магнитосфере Марса по измерениям на “Марсе-2, -3 и -5” в 1971-1974 годах

Пограничный слой ускользающих атмосферных ионов в магнитосфере Марса по измерениям на “Марсе-2, -3 и -5” в 1971-1974 годах. По осям отложено расстояние от центра планеты. Из ст. [2]

Наши результаты были подтверждены в экспериментах на советском спутнике Марса «Фобос-2» в 1988 г., а также на спутнике Марса Mars Express Европейского космического агентства (ЕКА). Результаты многолетних исследований атмосферных потерь Марсом обобщены в работе, недавно опубликованной в журнале Planetary and Space Science [3].

В 1984 г. мы вместе с Львом Зеленым, ныне директором ИКИ РАН, а тогда молодым сотрудником ИКИ, разработали и опубликовали модель взаимодействия солнечного ветра с атмосферой планеты без собственного магнитного поля (это и Венера и Марс) [4]. При этом мы в большой мере полагались на наши же эксперименты на советских спутниках этих планет. В этой модели мы объяснили физический механизм, который приводит в захвату атмосферных ионов потоком солнечного ветра. Мы также предсказали образование специфической плазменной оболочки кометы благодаря исследованному нами механизму, что полностью подтвердилось при пролете советских космических аппаратов вблизи кометы Галлея в 1986 г. Так что, явление атмосферных потерь Марсом благодаря влиянию солнечного ветра и их роль в эволюции атмосферы Марса не являются новыми для научного сообщества, и очень жаль, что во время пресс-конференции коллеги не сочли нужным сослаться на более ранние результаты.

Модель взаимодействия солнечного ветра с атмосферой немагнитной планеты

Модель взаимодействия солнечного ветра с атмосферой немагнитной планеты (на рисунке — Венеры). Стрелками показано, как планетарные ионы захватываются магнитным полем солнечного ветра и ускользают через образованный при этом магнитный хвост [4]

Радуясь успехам наших американских коллег, я не могу не пожалеть, что в результате потерь отечественных космических аппаратов «Марс-96» (1996 г.) и «Фобос-Грунт» (2011 г.) и отсутствия конкретных планов запуска российского космического аппарата к Марсу российские ученые пока ограниченно участвуют в важнейшей практической работе в исследовании Марса. Мы надеемся, что у них вскоре появится радостная возможность «пощупать» новые данные, полученные на российских межпланетных станциях».

Дополнительная информация: 
  1. 05.11.2015 NASA Mission Reveals Speed of Solar Wind Stripping Martian Atmosphere Пресс-релиз НАСА
  2. О.Л. Вайсберг, А.В.Богданов, В.Н.Смирнов и С.А.Романов. Первые результаты измерений потоков ионов прибором «РИЭП-2801 М» на АМС «МАРС-4» и «МАРС-5». Космические исследования, т. XIII, Вып. 1, 1975
  3. Oleg Vaisberg, Mars atmospheric losses induced by the solar wind: Comparison of observations with models, в печати, doi:10.1016/j.pss.2015.09.007
  4. O.L.Vaisberg and L.M.Zelenyi, Formation of the Plasma Mantle in the Venusian Magnetosphere, Icarus, Vol. 58, 412-430, 1984