Исследование, проведенное НАСА, выявило удивительный аспект явлений полярного сияния на Марсе. Данные, полученные миссией MAVEN, показывают, что некоторые полярные явления на этой планете следуют аналоговой схеме, наблюдаемой на Земле, даже с учетом того, что Марс не имеет глобального магнитного поля.
Эти открытия помогают ученым лучше понять взаимодействие солнечных частиц и Красной планеты, а также дают представление об эволюции Марса на протяжении миллиардов лет. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, подробно описывает, как электроны приобретают достаточную энергию для генерации локализованных полярных сияний на Марсе — процесса, сравнимого с циклом Данджи, известным на Земле.
На Земле глобальное магнитное поле действует как щит от солнечных частиц. Полярные сияния возникают при магнитной перестройке между структурами солнечного поля и магнитосферой Земли, ускоряя электроны к атмосфере. В отличие от этого, Марс потерял свое глобальное магнитное поле в древности, имея в настоящее время лишь разрозненные намагниченные области в коре, образовавшиеся, когда древние вулканические породы остывали под влиянием первоначального магнитного поля планеты.
Хотя магнитная перестройка на Марсе была известна, сходство с циклом Данджи стало новостью. Шаосуй Сюй, научный сотрудник Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли и главный автор исследования, заявил, что исследователи использовали информацию из различных приборов зонда MAVEN для картирования поведения магнитного поля и потоков плазмы вблизи планеты.
Использованные приборы включали магнитометр для оценки магнитной конфигурации; анализатор солнечного ветра для изучения заряженных частиц; и STATIC, использовавшийся для измерения потоков плазмы в марсианской ионосфере. Сочетание этих данных позволило выявить поведение, схожее с циклом Данджи. Сюй отметил, что для получения критически важных данных для понимания этих локализованных сияний потребовалось довести STATIC до предела.
Выявление этого механизма предполагает, что процессы, подобные циклу Данджи, могут происходить в различных масштабах в Солнечной системе. Кроме того, открытие способствует объяснению того, как космическая среда влияет на Марс и другие небесные тела. Шеннон Карри, ведущий исследователь миссии MAVEN и научный сотрудник Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо Боулдер, охарактеризовала результат как «исключительный», поскольку он меняет представление о марсианских полярных сияниях и продвигает понимание эволюционных различий между Марсом и Землей, несмотря на то, что оба подчиняются одной и той же фундаментальной физике.
Миссия MAVEN была завершена после подтверждения невозможности восстановления связи с зондом. Тем не менее, собранные данные остаются ценными для научных исследований и планирования будущих роботизированных и пилотируемых миссий.
Спутник NASA Psyche успешно завершил пролет мимо Марса 15 мая. Этот маневр использовал гравитационное притяжение планеты для ускорения космического аппарата и внесения небольших корректировок в его траекторию к металлическому астероиду Psyche, конечная цель которого запланирована на 2029 год.
Помимо выполнения гравитационного маневра, полет послужил важным испытанием для различных научных приборов, установленных на борту. Эти приборы собрали большое количество данных и зафиксировали изображения Красной планеты. Космическое агентство США сообщило, что данные, собранные в последующие недели после пролета, показали, что все приборы работали в соответствии с планом, генерируя измерения, согласующиеся с предварительными знаниями о Марсе и добавляя новые детали к пониманию планеты.
Используя Марс в качестве временной замены астероиду Psyche во время встречи, команда смогла проверить устройства, которые будут необходимы для научных исследований, когда зонд достигнет своей цели. Линди Элкинс-Тантон, ведущий исследователь миссии Psyche в Калифорнийском университете в Беркли (США), отметила, что команды камер, магнитометра и гамма- и нейтронного спектрометра усердно работали, чтобы максимально использовать эту планетарную встречу, и что все приборы показали отличные результаты.
Она подчеркнула, что первоначальной целью не было совершение крупных открытий о Марсе, учитывая обширные исследования, уже проведенные на этой планете. Однако она добавила, что данные, полученные с уникальной перспективы Psyche, помогли дополнить марсианскую науку.
Одним из центральных тестов было использование гамма- и нейтронного спектрометра — прибора, предназначенного для определения химического состава поверхности астероида Psyche. Этот прибор работает путем измерения нейтронов и гамма-лучей, испускаемых небесным телом после того, как его поверхность подвергается воздействию высокоэнергетических космических лучей, что позволяет идентифицировать химические элементы, присутствующие в почве.
Хотя зонд пролетал на высоте около 4609 километров над Марсом, что считается слишком большим расстоянием для обнаружения гамма-лучей, исходящих от планеты, ученые ожидали зарегистрировать нейтроны, вы escaping из атмосферы и поверхности Марса. Как сообщило НАСА, это произошло, как и ожидалось. Дэвид Лоуренс, научный руководитель спектрометра миссии в Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса, заявил, что вблизи точки максимального сближения нейтронный спектрометр зафиксировал увеличение частоты счета, очень близкое к ожидаемому, что было весьма удовлетворительно наблюдать.
Лоуренс также подтвердил, что, как и предполагалось, гамма-лучи из Марса не были обнаружены, но прибор был полностью протестирован и продемонстрировал превосходную функциональность.
Еще одним компонентом, который был испытан, стал магнитометр миссии, который работал с момента запуска Psyche в 2023 году. Его цель — измерить магнитное поле астероида Psyche и помочь в проверке теории о том, что он представляет собой остаточное металлическое ядро планетезимали — фундаментального блока в формировании каменистых планет.
Ранее магнитометр непрерывно регистрировал магнитное поле солнечного ветра во время полета космического аппарата, включая события выбросов корональной массы, испускаемых Солнцем. Однако пролет мимо Марса стал первым случаем, когда оборудование измеряло магнитную сигнатуру небесного тела.
Бен Вайс, научный сотрудник миссии и ответственный за исследования магнитометрии в Массачусетском технологическом институте (MIT), объяснил, что при пролете мимо Марса магнитометр зафиксировал сильное увеличение магнитного поля, связанного с ударной волной передней части, где солнечный ветер сталкивается с магнитным полем планеты. Он добавил, что этот тест подтвердил производительность оборудования в динамических условиях и выявил интересные аспекты физики планетарного магнетизма.
Мультиспектральная камера Psyche также использовалась во время встречи с Марсом. Эта система состоит из двух идентичных камер, предназначенных для фотографирования поверхности астероида при разных длинах волн света. С начала мая, еще до максимального сближения, оборудование начало захватывать изображения Красной планеты.
Из-за высокого угла приближения относительно Солнца Марс изначально выглядел как тонкий освещенный полумесяц, при этом солнечный свет рассеивался в его атмосфере. Во время момента максимальной близости камеры сделали детальные снимки марсианской поверхности, включая ветровые кратеры, южный полюс и большой кратер Хьюгена, примечательный наличием двух колец.
Эти изображения были скомпилированы в таймлапс-видео, опубликованное НАСА, объединяющее записи, сделанные в течение примерно месяца во время последовательности пролета. Джим Белл, ответственный за прибор в Университете штата Аризона (США), заявил, что камера показала исключительную производительность, предоставив редко видимые изображения Красной планеты.
Белл упомянул, что, помимо визуального качества фотографий, команде удалось полностью протестировать калибровку оборудования и его чувствительность к рассеянному свету. Исследователь также отметил, что камеры смогли идентифицировать даже на большом расстоянии марсианские спутники Фобос и Деймос. Эта процедура послужит тренировкой для будущих поисков малых естественных спутников, которые могут вращаться вокруг астероида Psyche.
Для целей калибровки команда сравнивает изображения, полученные Psyche, с записями других миссий на Марс, таких как орбитальные аппараты Mars Reconnaissance Orbiter и 2001 Mars Odyssey, роботы Curiosity и Perseverance, а также миссии Mars Express и ExoMars Trace Gas Orbiter Европейского космического агентства (ЕКА) и миссия Hope Объединенных Арабских Эмиратов.
После завершения гравитационной помощи зонд продолжит движение непосредственно к астероиду Psyche, расположенному в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Боб Мейс, менеджер проекта в Центре космических полетов НАСА (JPL), сообщил, что пролет был результатом многолетнего планирования. Он подчеркнул, что эта гравитационная помощь потребовала многолетней подготовки, и что навигационная группа выполнила маневр с точностью, поставив Psyche на правильную траекторию для встречи с астероидом летом 2029 года.
Мейс добавил, что космический аппарат находится в отличном состоянии, и миссия идет по графику для возобновления непрерывной работы системы электрического привода, питаемого солнечной энергией, во втором полугодии этого года.
