Полученные данные являются одними из первых результатов миссии НАСА «Атмосфера и летучая эволюция Марса» (MAVEN), которая 16 ноября вступила в научную фазу. Наблюдения показывают новый процесс, с помощью которого солнечный ветер может проникать глубоко в атмосферу планеты. Они включают в себя первые комплексные измерения состава верхней атмосферы Марса и электрически заряженной ионосферы.
Результаты также предлагают беспрецедентное представление об ионах, когда они набирают энергию, которая приводит к их вылету из атмосферы.«Мы начинаем видеть звенья в цепочке, которая начинается с солнечных процессов, воздействующих на газ в верхних слоях атмосферы и приводящих к атмосферным потерям», — сказал Брюс Якоски, главный исследователь MAVEN из Лаборатории атмосферной и космической физики Университета.
Колорадо, Боулдер. «В ходе полной миссии мы сможем заполнить эту картину и действительно понять процессы, посредством которых атмосфера менялась с течением времени».На каждой орбите вокруг Марса MAVEN погружается в ионосферу — слой ионов и электронов, простирающийся от 75 до 300 миль над поверхностью.
Этот слой служит своего рода щитом вокруг планеты, отражая солнечный ветер, интенсивный поток горячих высокоэнергетических частиц от Солнца.Ученые долгое время считали, что измерения солнечного ветра можно провести только до того, как эти частицы коснутся невидимой границы ионосферы. Однако анализатор ионов солнечного ветра MAVEN обнаружил поток частиц солнечного ветра, которые не отклоняются, а проникают глубоко в верхнюю атмосферу и ионосферу Марса.
Взаимодействия в верхних слоях атмосферы, по-видимому, превращают этот поток ионов в нейтральную форму, которая может проникать на удивительно низкие высоты. Глубоко в ионосфере поток, почти подобный Гудини, снова появляется в ионной форме. Повторное появление этих ионов, которые сохраняют характеристики чистого солнечного ветра, обеспечивает новый способ отслеживания свойств солнечного ветра и может облегчить прямую увязку факторов атмосферных потерь с активностью в верхних слоях атмосферы и ионосфере.Масс-спектрометр нейтральных газов и ионов MAVEN исследует природу резервуара, из которого выходят газы, путем проведения первого всестороннего анализа состава верхних слоев атмосферы и ионосферы.
Эти исследования помогут исследователям установить связь между нижними слоями атмосферы, которые контролируют климат, и верхними слоями атмосферы, где происходят потери.Инструмент измерил содержание многих газов в ионной и нейтральной формах, выявив четко определенную структуру в верхних слоях атмосферы и ионосфере, в отличие от нижних слоев атмосферы, где газы хорошо перемешаны. Изменения этих содержаний во времени дадут новое понимание физики и химии этого региона и уже предоставили свидетельства значительной «погоды» в верхних слоях атмосферы, которая ранее не измерялась в деталях.
Новое понимание того, как газы покидают атмосферу, дает прибор космического корабля надтеплового и термического ионного состава (STATIC). Через несколько часов после включения на Марсе STATIC обнаружил «полярный шлейф» ионов, вылетающих с Марса.
Это измерение важно для определения скорости атмосферных потерь.Когда спутник опускается в атмосферу, STATIC идентифицирует холодную ионосферу при ближайшем приближении и затем измеряет нагрев этого заряженного газа до ускользающих скоростей по мере увеличения высоты MAVEN. Находящиеся под напряжением ионы в конечном итоге освобождаются от гравитации планеты, когда они движутся по шлейфу, который простирается за Марсом.
Космический корабль MAVEN и его инструменты обладают всеми техническими возможностями, предложенными в 2007 году, и находятся на пути к выполнению основной научной миссии. Команда MAVEN доставила космический корабль на Марс по графику, запуск которого состоится в тот же день 2013 года, который был спроектирован командой пятью годами ранее. MAVEN также был доставлен в рамках утвержденного бюджета, установленного НАСА в 2010 году.Успех команды можно объяснить целенаправленной научной миссией, которая соответствовала доступному финансированию и тщательному управлению ресурсами.
Также были внесены минимальные изменения в требования к оборудованию или научным возможностям, которые могли повлиять на затраты. Это также отражает хорошую координацию между главным исследователем; руководство проектом в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА; Программный офис Марса в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния; и Программа исследования Марса в штаб-квартире НАСА.
На сегодняшний день успеху MAVEN способствовала вся проектная группа, включая команду менеджеров, институты космических аппаратов и научных приборов, а также поставщика услуг по запуску.«Космический корабль MAVEN и его инструменты полностью готовы к работе и находятся на пути к выполнению основной научной миссии», — сказал Джим Грин, директор отдела планетарных наук НАСА в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Выдающаяся работа команды менеджеров позволила реализовать проект в соответствии с графиком и в рамках бюджета».