«Это потрясающе и шокирующе», — сказал Глин Коллинсон, ранее работавший в лаборатории космических исследований UCL Mullard, а теперь работающий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. «Мы и представить себе не могли, что электрический ветер может быть настолько мощным, что может засасывать кислород прямо из атмосферы в космос. Это то, что обязательно должно быть в контрольном списке, когда мы ищем обитаемые планеты вокруг других звезд».Исследование, опубликованное сегодня в журнале Geophysical Research Letters, обнаружило, что электрическое поле Венеры настолько сильное, что оно может разогнать тяжелый электрически заряженный компонент воды — кислород — до скорости, достаточной для выхода из гравитации планеты.
Когда молекулы воды поднимаются в верхние слои атмосферы, солнечный свет расщепляет воду на ионы водорода, которые быстрые и легко улетучиваются, и более тяжелые ионы кислорода, которые уносятся электрическим полем.Соавтор, профессор Эндрю Коутс из UCL MSSL, который возглавляет группу электронных спектрометров, сказал: «Мы изучали электроны, уходящие от Титана и Марса, а также с Венеры, и ионы, которые они уносят в космос.
Мы обнаружили, что более 100 метрических тонн в год ускользает с Венеры с помощью этого механизма — значительного за миллиарды лет. Новый результат заключается в том, что электрическое поле, приводящее в действие этот побег, на Венере на удивление сильно по сравнению с другими объектами. Это поможет нам понять, как работает этот универсальный процесс ».
Венера — планета, наиболее похожая на Землю с точки зрения ее размера и силы тяжести, и данные свидетельствуют о том, что когда-то на ней была вода, равная океанам, которая давным-давно превратилась в пар с температурой поверхности около 860 градусов по Фаренгейту (460 градусов по Цельсию). Тем не менее, толстая атмосфера Венеры, давление которой примерно в 100 раз превышает давление Земли, содержит от 10 000 до 100 000 раз меньше воды, чем атмосфера Земли, что позволяет предположить, что что-то удалило весь пар.Ученые думали, что это солнечный ветер, медленно разрушающий остатки кислорода и воды в океане из верхних слоев атмосферы Венеры, но новые данные предполагают, что это был агрессивный электрический ветер.Так же, как каждая планета имеет гравитационное поле, считается, что каждая планета с атмосферой также окружена слабым электрическим полем.
В то время как сила тяжести пытается удержать атмосферу на планете, электрическая сила может помочь оттолкнуть верхние слои атмосферы в космос.Команда обнаружила электрическое поле Венеры с помощью электронного спектрометра NASA-SwRI-UCL, который является частью более крупного инструмента под названием ASPERA-4 на борту ESA Venus Express. Наблюдая за электронами, выходящими из верхних слоев атмосферы, они заметили, что электроны не уходят с ожидаемой скоростью, потому что их притягивает мощное электрическое поле Венеры. Измеряя изменение скорости, команда обнаружила, что сила поля намного сильнее, чем ожидалось, и, по крайней мере, в пять раз сильнее, чем на Земле.
«Мы действительно не знаем, почему на Венере она намного сильнее, чем на Земле, — сказал Коллинсон, — но мы думаем, что это может иметь какое-то отношение к тому, что Венера находится ближе к Солнцу, а ультрафиолетовый солнечный свет вдвое ярче. Это действительно сложно измерить, и на сегодняшний день все, что у нас есть, — это верхние пределы того, насколько сильным он может быть здесь ».Еще одна планета, на которой электрический ветер может сыграть важную роль, — это Марс.
Миссия НАСА MAVEN в настоящее время находится на орбите Марса, чтобы определить, из-за чего Красная планета потеряла большую часть своей атмосферы и воды.Профессор Коутс добавил: «С помощью Mars Express ЕКА мы уже зафиксировали этот процесс в действии на Марсе, и теперь MAVEN может определить его относительную важность.
С помощью космического корабля НАСА Кассини мы обнаружили, что Титан таким образом теряет 7 метрических тонн в день».Понимание роли электрических ветров на планете поможет астрономам улучшить оценки размеров и расположения обитаемых зон вокруг других звезд. «Даже слабый электрический ветер может играть определенную роль в потере воды и атмосферы на любой планете», — сказал Алекс Глосер из НАСА Годдард, соавтор статьи. «Он может действовать как конвейерная лента, перемещая ионы выше в ионосфере, где другие эффекты солнечного ветра могут уносить их».