Более полувека таинственным образом двигался полярный ветер – неустанный поток заряженных частиц, устремляющийся из атмосферы над полюсами нашей планеты. Его природа оставалась загадкой, словно эфемерное явление, наблюдаемое с помощью космических аппаратов с 1960-х годов.
Загадка Сверхзвуковых Частиц
Ученые предсказывали отток частиц из атмосферы – подобно пару, испаряющемуся из кастрюли, под воздействием солнечного излучения. Но полярный ветер был не просто пассивным следствием этого процесса. Его состав включал в себя холодные частицы, лишенные признаков нагрева, но движущиеся со сверхзвуковой скоростью – словно летящие стрелы, запущенные неведомой силой.
“Что-то должно было тянуть эти частицы из атмосферы”, – восклицает доктор Глин Коллинсон, главный исследователь миссии НАСА «Endurance» и научный сотрудник Центра космических полетов имени Годдарда. – Эта тайна побудила к поиску ответа в области невероятно слабых, субатомных электрических полей.
Полет Endurance: В Поисках Невидимого
В 2016 году доктор Коллинсон и его команда взялись за разработку уникального прибора, способного измерить это амбиполярное поле – силу, которую десятилетиями считалось недоступной для обнаружения. Идеальным местом для испытания стала миссия «Endurance», названная в честь корабля Эрнеста Шеклтона, совершившего легендарное путешествие в Антарктиду в 1914 году.
Шпицберген, норвежский архипелаг, расположенный всего в нескольких сотнях миль от Северного полюса и являющийся домом для самого северного ракетного полигона мира, стал отправной точкой. “Это единственный полигон на планете, где можно пролететь сквозь полярный ветер и получить необходимые данные”, – поясняет доктор Сьюзи Имбер, космический физик из Лестерского университета.
11 мая 2022 года ракета «Endurance» взмыла в небо, достигнув высоты 768 км. Через 19 минут она благополучно приводнилась в Гренландском море, оставив после себя бесценный дар – данные о полярном ветре и его тайне.
Полвольта – Ключ к Мистерии
На высоте 518 км, где «Endurance» собрала ключевые измерения, было зарегистрировано изменение электрического потенциала всего в 0,55 вольта. Казалось бы, ничтожное значение, сравнимое с батарейкой в часах. Но именно этот крошечный разность потенциалов оказалась ключом к пониманию полярного ветра.
Ионы водорода, составляющие основу полярного ветра, оказались под воздействием поля, превосходящего силу тяжести в 10,6 раза. “Этого достаточно, чтобы противостоять гравитации и буквально запускать их в космос со сверхзвуковой скоростью”, – объясняет доктор Алекс Глосер, научный сотрудник проекта Endurance из Центра космических полетов имени Годдарда.
Более тяжелые частицы, такие как ионы кислорода, также ускорялись под воздействием этого поля, словно на конвейерной ленте поднимаясь к звездам. В результате амбиполярное поле увеличило так называемую масштабную высоту ионосферы на 271%, делая ее более плотной на больших высотах, чем без его влияния.
Открытие Новых Граней
“Это как конвейерная лента, поднимающая атмосферу в космос”, – говорит доктор Коллинсон. Открытие «Endurance» открывает новые горизонты для исследований. Амбиполярное поле, наряду с гравитацией и магнетизмом, становится фундаментальной силой, формирующей эволюцию нашей атмосферы на протяжении веков.
Поскольку оно генерируется внутренней динамикой атмосферы, подобные поля, по предположениям ученых, должны существовать и на других планетах – Венере и Марсе. “Любая планета с атмосферой должна обладать амбиполярным полем. Теперь, когда мы его измерили, можем начать исследовать его влияние на нашу планету и другие миры”, – заключает доктор Коллинсон.
Результаты работы команды опубликованы в авторитетном научном журнале Nature, открывая новую главу в понимании нашей планеты и ее взаимодействия с космосом.
