Астрономы впервые наблюдали плазменный хвост Венеры

Фото: ESA/Wei

Ионосфера, то есть оболочка из электронов и ионов, окружающая Венеру на высоте от 150 до 300 километров, в исключительных случаях на стороне, обращенной к Солнцу, простирается в космос в виде «хвоста». Эта редкая деформация возникает, когда солнечного ветра - поток заряженных частиц от Солнца - почти нет. Именно это явление впервые наблюдали и изучали астрономы с помощью космического зонда ЕКА Venus Express. Результаты исследования могут объяснить, способны ли солнечные частицы переходить от одной планеты к другой, например, от Венеры к её соседке Земле.

Чрезвычайно редкое явление

3 и 4 августа 2010 после нескольких сильных выбросов частиц солнечный ветер (непрерывный поток электронов и протонов от Солнца) затих примерно через 18 часов. В этой фазе лишь 0,2 частицы на кубический сантиметр достигали Венеры (обычно - больше в 25-50 раз). Периоды с таким слабым солнечным ветром бывают весьма редко.

"Событие, произошедшее в августе 2010 года, было первым с момента запуска семь лет назад космического зонда Venus Express", - поясняет Доктор Маркус Френц (Markus Fränz) - Институт Макса Планка, занимающийся исследованиями Солнечной системы (MPS). Благодаря сильно вытянутой эллиптической орбите зонда вокруг планеты исследователям представился случай изучить, какие процессы вызывает в атмосфере Венеры слабый солнечный ветер.

Ионосфера Земли

Планета Венера окружена так же, как и Земля, так называемой ионосферой - оболочкой из электронов и ионов, то есть плазмой. Это происходит, когда чрезвычайно короткие волны ультрафиолетового света и рентгеновских лучей Солнца попадают на дневной стороне планеты на внешние слои атмосферы. На Земле сильное магнитное поле удерживает эти частицы, поэтому они вращаются в унисон с планетой и её магнитным полем вокруг оси Земли и достигают таким образом её ночной стороны. Так создается оболочка из заряженных частиц, которые полностью окружают Землю.

Ионосфера планеты Венера

"На Венере, это происходит совершенно по-другому", - объясняет доктор Юн Вэй (Yong Wei) из MPS, ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале "Планетарная и космическая наука". «У нашей сестры-планеты не только отсутствует собственное магнитное поле. Её вращение вокруг своей оси происходит тоже гораздо медленнее", - добавляет он. На один оборот Венере требуется чуть более 224 земных суток.

Тем не менее, ионосферу можно наблюдать и на ночной стороне Венеры. "Измерения предыдущих зондов показали, что электроны и ионы (в случае Венеры, главным образом, ионы кислорода) устремляются с дневной стороны на ночную", - утверждает Френц. Происходит это движение благодаря высокому давлению плазмы на дневной стороне. Примерно так же, как высвобождающийся из бутылки сжатый газ, плазма перетекает из области высокого давления в область низкого давления.

При нормальных условиях ионосфера окружает Венеру на высоте 150-300 км над уровнем моря (слева). Там её держат индуцированные магнитные поля (отмечены желтыми линиями). При очень слабом солнечном ветре ионосфера может быть вытянутой (справа). На ночной стороне, в результате этого, возникает своего рода плазменный хвост Иллюстрация: ESA/Wei

С помощью магнитометра MAG и прибора ASPERA-4 (анализатор космической плазмы и заряженных атомов) на борту европейского зонда Venus Express, ученые теперь смогли получить более полную картину этих процессов.

Выводы учёных

1. В отсутствие солнечного ветра, ионосфера Венеры не намагничивается, так как, при нормальных условиях, эти индуцированные магнитные поля держат заряженные частицы в ионосфере вблизи планеты.
2. При слабом солнечном ветре, однако, ионосфера может вытянуться в переходную область между дневной и ночной стороной. "Заряженные частицы могут более легко и, следовательно, в большем количестве, достигать ночной стороны", - поясняет Френц.
3. Вокруг Венеры формируется своего рода воздушный шар из плазмы, который устремлён в пространство в виде хвоста, и вся ионосфера приобретает каплевидную форму.
4. Хвост плазмы распространяется в космос примерно на 15 000 километров. "Но он может быть и гораздо больше, возможно, даже простираться на миллионы километров", - говорит Вэй. Траектория полета зонда во время измерения не проходила непосредственно позади Венеры, так что этот вопрос окончательно не решён.
5. Остается неясным, может ли ионосфера Венеры достигать Земли. В 1996 году исследователи MPS заметили плазму Венеры вблизи Земли, изучая данные космического зонда SOHO, который вращается синхронно с Землей вокруг Солнца. "Может быть, фазы чрезвычайно слабого солнечного ветра позволяют планетарным частицам мигрировать от ближайших к Солнцу планет намного дальше", - предположил Вэй, пишет mps.mpg.de.