Космическая наука – десять лет спустя

Последние 10 лет учёные назвали «Золотым веком исследования Солнца» и подкрепили свои слова обзором накопленных данных наукой о Солнце.

Это произошло в ИКИ РАН на конференции, прошедшей в «Дни космической науки», 3-4 октября – в очередную годовщину запуска первого искусственного спутника Земли. Директор ИЗМИРАН (г. Троицк Московской области) Владимир Кузнецов напомнил, что в последние годы исследования Солнца проводили нескольких космических миссий, в числе которых SOHO, TRACE, STEREO (миссии НАСА), HINODE-Solar-B (Япония) CORONAS-F (Россия), и др. Владимир Кузнецов отметил некоторые открытия, сделанные в результате солнечных исследований последнего десятилетия.

В частности, эти миссии позволили обнаружить, что скорость вращения Солнца во внутренних слоях и на поверхности различна, и солнечные пятна образуются на границах этих полос. Тщательное исследование структуры солнечного пятна дало ответ на вопрос, почему солнечные пятна способны существовать долгое время – до нескольких месяцев. Изучение стратосферы Солнца показало, что рождение активных областей происходит постоянно, т.е. это непрерывный процесс. Обнаружено такое явление как «солнечное цунами» – ударная волна, появляющаяся во время солнечной вспышки, скорость которой может достигать почти 1 млн. км/час, и способная обогнуть Солнце за несколько минут.

Изучение поверхности Солнца привело к обнаружению «спикул» – тонких столбиков светящегося газа. Последовательно полученные изображения показали, что время жизни спикул – около пяти минут. Они возникают из быстро поднимающегося газа, но вскоре исчезают, так как газ достигает верхней точки и падает обратно на Солнце. «Вся поверхность Солнца покрыта такими «волосами», – сказал Владимир Кузнецов.

Исследования солнечной короны (проект TRACE) дало новые знания о структуре магнитного «ковра» Солнца: магнитное поле «скручено, имеет сложную топологию и характеризуется многосвязанностью – откуда и происходит сложность наблюдаемых явлений», - пояснил директор ИЗМИРАН. Эти исследования породили новое направление в «солнечной» науке – сейсмологию солнечной атмосферы, занимающуюся изучением осцилляций магнитных (корональных) петель. Учёные получили ответ на вопрос, откуда берется энергия, достаточная для нагрева солнечной короны до 1-2 млн. градусов. Проведенные исследования привели к открытию нового класса явлений в солнечной короне, позволили подробно изучить выбросы масс (коронального вещества) и их движение к Земле, что, в конечном счёте, как пояснил Владимир Кузнецов, позволит более точно прогнозировать магнитные бури на Земле.

От изучения Солнца собравшиеся на конференции перешли к результатам планетных исследований. К Красной планете за последние 10 лет было отправлено 6 миссий, в том числе 4 – «посадочных», которые оказались весьма успешными. Например, миссия Global Surveyor НАСА получила детальный рельеф поверхности Марса, определила основные породообразующие минералы (силикаты, клинопироксены, плагиоклазы), обнаружила уникальную область скопления гематита (оксида железа Fe₂O₃) долиной 300 км. Была составлена глобальная карта связанной воды на планете, изучена динамика пылевых бурь. С помощью термоэмиссионного спектрометра THEMIS (миссия Mars Odyssey, НАСА) учёные узнали о дневных и ночных температурах поверхности Марса. Эта же миссия открыла нам необычное явление, наблюдающееся весной на Южной полярной шапке – пылевые гейзеры. Как пояснил кандидат географических наук Р. Кузьмин (ГЕОХИ РАН), «по-видимому, весной, когда поднимается солнце, слой углекислого льда нагревается и происходит своеобразный взрыв из газа и пыли». Также аппарат Mars Odyssey провел картирование элементов, содержащихся в поверхностном метровом слое вулканической породы на Марсе (железа, калия, кремния, хлора, тория). Установленный на космическом аппарате Mars Odyssey российский прибор ХЕНД позволил рассчитать в двухметровом слое грунта планеты содержание воды – в зависимости от сезона и широты. Наибольшее количество воды оказалось на экваториальных широтах. Миссия Mars Express (ЕКА) получила цветные стереоизображения рельефа Марса, и в ходе радарных исследований изучила структуру Северной и Южной полярных шапок, на основе которых были составлены карты вариаций их толщины – от 2,5 до 3 км глубиной. Детальные снимки структуры грунта обнаружили скопления гематита, «птичьи лапки» – следы кристаллов различных солей. Исследователи смогли составить картину эволюции солевых отложений в марсианских кратерах. С помощью камеры высокого разрешения Mars Reconnaissance Orbiter HR были обнаружены молодые метеоритные кратеры, сформировавшиеся в последние 10 лет.

Работающий сейчас на поверхности Марса аппарат Феникс (НАСА) получил свидетельства широкого распространения на планете мерзлоты. Уже на 24 день работ, летом нынешнего года в одной из экскаваций он вскрыл грунтовый лёд. Ближе к осени был обнаружен иней на поверхности грунта, как полагают ученые – «водяной». Этот же аппарат обнаружил на высоте 3 км над поверхностью снежные облака. Сейчас уточняется наличие карбоната и соединений хлора в отобранных пробах грунта.

Отметим, что российские учёные участвуют во всех предпринимаемых разными космическими агентствами миссиях изучения Солнца и планет солнечной системы на основе коллабораций.