Что означают струи, обнаруженные в магнитослое Марса?

Сгустки текущей плазмы, известные как струи магнитослоя, имеют более высокое динамическое давление, чем окружающая плазма. Это явление часто наблюдается в магнитосфере Земле.

Джеты, движущиеся поперек магнитных полей в вакууме и сквозь фоновую плазму, впервые были изучены в лабораторных экспериментах, где их назвали плазмоидами. На Земле о струйных течениях в магнитосфере впервые стало известно в конце 1990-х годов, и за ними наблюдали на протяжении последних 25 лет. Типичный размер джетов составляет 0,1 R, где R — радиус Земли, но наблюдались размеры до нескольких R.

Как правило, скорость и плотность либо один из этих показателей в таких плазменных потоках отличаются от других областей плазмы. Такие струйные течения генерируют альвеновские волны и способствуют переносу энергии в магнитослое. Воздействуя на магнитопаузу — границу между магнитным полем планеты и солнечным ветром, — они провоцируют поверхностные волны и передают энергию в магнитосферу. Так вызывается определенный тип полярных сияний на Земле.

Ученые предположили несколько причин формирования струйных течений: взаимодействие солнечного ветра с рябью на головной ударной волне; аномалии горячего потока, а также разрывы солнечного ветра, взаимодействующие с головной ударной волной. 

Подобное явление еще ни разу не фиксировалось ни у одного другого объекта в Солнечной системе, кроме Земли. Тем не менее, ударные волны есть у всех планет, как и у комет, если скорость образования газа у них достаточно высока. 

Однако на основе анализа данных, полученных космическим аппаратом MAVEN, астрофизикам Университета Умео и Шведского института космической физики в Кируне удалось выяснить, что такие струи существуют и в магнитослое Марса. Ученые рассмотрели три примера струй, наблюдавшихся космическим аппаратом MAVEN 28 и 29 января 2017 года, а также 10 июня 2020 года.

Выяснилось, что такие струи существуют и вне земной среды — в магнитослое Марса. Пониманию того, как формируются струи на Марсе, помогло сравнение результатов с Земли с другими объектами Солнечной системы. Марс не намагничен и имеет наведенную магнитосферу. По сравнению с магнитосферой Земли она являет собой существенно меньшее препятствие для солнечного ветра. Поэтому ударная волна сама по себе Марса меньше и ближе к планете, чем соответствующая граница на Земле. Возникновение струй в магнитосфере Марса связано с усиленными флуктуациями магнитного поля планеты.

В исследовании, вышедшем в Science Advances, ученые предполагают, что струи магнитослоя Красной планеты даже при различии масштабов и характера магнитосферы по сравнению с земной играют аналогичную роль. То есть они могут способствовать генерации альвеновских волн и передавать энергию между разными частями магнитного слоя. Однако точно ответить на вопрос, что означает это явление на Марсе, пока сложно — требуется более крупное статистическое исследование, охватывающее все области пространства вокруг планеты, а также различные условия, касающиеся солнечного ветра.