Марс и Венера — две планеты, орбиты которых лежат ближе всего к Земле. Обе они рассматриваются учёными как кандидаты для колонизации и терраформирования в будущем. Одним из факторов при оценке перспективности планеты для колонизации является наличие и состав атмосферы. И тут между Венерой и Марсом сразу можно заметить огромную разницу — давление атмосферы на поверхности Марса в 170 раз меньше, а на поверхности Венеры — в 92 раза больше чем на Земле.
Часто приходится слышать, что Марс потерял свою атмосферу из-за отсутствия у него магнитного поля? Возникает резонный вопрос — почему же тогда Венера имеет такую плотную атмосферу, ведь магнитное поле Венеры также очень слабо? Почему некоторые планеты утрачивают свою атмосферу, в то время как другие — сохраняют плотную атмосферу в схожих, на первый взгляд, условиях. Давайте разбираться вместе.
Почему планеты теряют атмосферу?
Согласно современным научным представлениям существует два механизма потери планетами атмосферы.
Первый механизм — термальный. Этот механизм заключается в том, что быстрые молекулы газа в верхних слоях атмосферы могут преодолевать гравитацию планеты и улетать в открытый космос.
В зависимости от состава атмосферы и размеров планеты данный способ может быть как основным (для маленьких или горячих планет) так и вовсе незначительным (для газовых гигантов и холодных планет)
Второй механизм — не термальный: он заключается в том, что планета теряет атмосферу под воздействием солнечного ветра. Солнечный ветер — это поток плазмы (ионизированных частиц), выбрасываемой Солнцем. Частицы солнечного ветра на скоростях в 300-1200 км/c сталкиваются с молекулами газа в верхних слоях атмосферы планеты и как бы «выбивают» их из атмосферы.
Единственной защитой атмосферы планет от солнечного ветра является их магнитное поле. Оно служит своеобразным щитом и заставляет ионизированные частицы солнечного ветра как бы «обтекать» планету. В результате частицы солнечного ветра попасть в атмосферу практически не могут за исключением узкой области в окрестностях полюсов.
Почему планеты теряют магнитное поле?
Считается, что напряженность дипольного магнитного поля планеты зависит от прецессии её оси вращения и скорости вращения вокруг своей оси. Для Венеры эти величины чрезвычайно малы, при этом магнитное поле Венеры имеет даже еще более низкую напряжённость, чем должна была бы иметь согласно теоретическим расчётам.
Согласно другому предположению магнитное поле планеты исчезает когда в железном ядре планеты отсутствуют конвективные потоки, что является следствием отсутствия тектоники плит, причина которой на данный момент исследована не для всех планет.
Марс, скорее всего, вообще не имеет горячего, вращающегося ядра, а на Венере отсутствие тектоники плит может быть вызвано отсутствием на планете воды, которая играет роль смазки для тектонических плит и облегчает их движение.
Также возможно, что из-за высокой температуры на Венере её кора просто не затвердевает, вследствие чего плиты либо не могут сформироваться, либо усиливается вулканизм, что приводит к недостатку энергии для конвективного движения потоков в ядре.
Как же Венера не потеряла атмосферу?
Собственное магнитное поле у Венеры очень слабое и его недостаточно для того, чтобы защитить атмосферу от частиц солнечного ветра. Однако неё есть магнитное поле индуцированное солнечным ветром.
Когда частицы ветра попадают в атмосферу Венеры, то они не могут проникнуть вглубь неё из-за высокой плотности вещества.
Частицы солнечного ветра ионизируют верхние слои атмосферы. В результате чего в атмосфере возникает движение ионизированных частиц или говоря проще — электрический ток. Этот ток и создаёт индуцированное магнитное поле.
Индуцированная магнитосфера состоит из четырёх частей: ударной волны, магнитослоя, магнитопаузы и хвоста магнитосферы с токовым слоем. Индукция магнитного поля может достигать 40 нТл, чего достаточно, чтобы большая часть солнечной плазмы не могла проникнуть глубоко в атмосферу.
Таким образом Венера защищена от потери атмосферы своей массой и плотной атмосферой, которая под ударами солнечного ветра сама создаёт магнитное поле и чем сильнее ветер, тем сильнее станет и магнитосфера планеты. Однако Венера всё же медленно теряет атмосферу из-за разгона ионов в магнитосфере, но эти потери невелики.
