Ученые выяснили, почему происходит "утечка" атмосферы Земли

Исследователи говорят, что новое открытие может помочь понять, что делает возможным жизнь на нашей планете.

Около 60 лет назад ученые совершили удивительное открытие об "утечке" земной атмосферы. Но в течение всего этого времени причина оставалась неизвестной. Теперь выяснилось, что эта таинственная сила – неизвестное до сих пор глобальное электрическое поле.

Об этом сообщает The Washington Post.

В конце 1960-х годов спутники над полюсами зафиксировали чрезвычайно быстрый поток вылетающих со скоростью 20 км/с в космос частиц. Ученые считали, что гравитация и магнитное поле не могут полностью объяснить поток. Должен быть другой источник, который создает этот "дырявый кран".

Недавнее исследование показало, что эта таинственная сила – ранее не открытое глобальное электрическое поле. Оно обладает лишь мощностью батареи часов, но этого достаточно, чтобы выбросить более легкие ионы из нашей атмосферы в космос. Оно также генерируется в отличие от других электрических полей на Земле.

Этот недавно открытый аспект нашей планеты дает подсказки об эволюции атмосферы, возможно объясняя, почему Земля пригодна для жизни.

"Электрическое поле является "агентом хаоса". Это отменяет гравитацию... Без этого Земля была бы совсем другой", — сказал ученый по ракетостроению NASA и ведущий автор исследования Глин Коллинсон.

По словам авторов, недавно открытое электрическое поле столь же фундаментально для Земли, как и гравитация, но обнаружить его было нелегко. Как объяснили исследователи, это электрическое поле "заправляет насос" и поднимает атомы кислорода выше в атмосферу, где другие процессы могут завершить катапультирование их в космос.

"Самым странным является то, насколько мало это поле, но все еще способно управлять этими глобальными процессами", — сказал Дерек Шеффер, профессор физики плазмы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, не участвовавший в исследовании.

Космический физик Филипп Эскубе, также не участвовавший в исследовании, сказал, что "это фантастические результаты", и они демонстрируют значительные успехи в современных технологиях измерения таких малых электрических полей с высоким разрешением.

Коллинсон заметил, что на Земле много электрических полей, но недавно открытое "отличается от любого электрического поля, с которым вы сталкивались в своей повседневной жизни". Оно называется амбиполярным полем и начинается примерно в 150 милях над нами. Солнце светит на атом и отрывает электрон, разделяя отрицательный электрон и положительный ион, хотя они все еще притягиваются друг к другу.

Электроны легкие и с радостью убегут в космос сами, но гравитация сильнее притягивает более тяжелый положительный ион. Электрон пытается оторваться, но между ними возникает электрическая сила, предотвращающая разъединение – как собака, тянущая поводок. Это электрическое поле тянет в обоих направлениях или является амбиполярным.

Коллинсон сказал, что "все эти крошечные, крошечные, крошечные маленькие электрические поводки" добавляют этот потенциал в полвольта на фоне. Общий эффект электрического поля поднимает ионы ввысь, чтоб выйти в космос как часть солнечного ветра.

Частицы поднимаются из нашей атмосферы, некоторые отправляются в космос в одну сторону. Другие находят обратный путь. Модели показывают, что наше магнитное поле может захватывать эти частицы и толкать их обратно на Землю, сказал Эскубе. Например, частицы могут падать дождем через изображение "танцующего" северного сияния.

"Некоторые частицы возвращаются, но мы точно не знаем, какое соотношение возвращается. Это сложнее измерить", – сказал Эскубе.

В других случаях они могут оставаться в защитном пузыре Земли, который называется магнитосферой, где могут влиять на солнечные штормы. Дополнительные ионы водорода, например, могут смягчить влияние взаимодействующей с Землей солнечной бури.

Если будет потеряно слишком много частиц, это может повлиять на Землю иным образом, как видно на другиз планетах. 90 т материала, который ежедневно вылетает из верхних слоев атмосферы Земли в космос, – это не так уж много, но со временем это количество может увеличиться.

Например, когда-то процветавший Марс сейчас имеет тонкую атмосферу и, насколько известно, не поддерживает жизнь. Ожидается, что любая планета или луна с атмосферой будет иметь это амбиполярное электрическое поле, которое может дать подсказки по эволюции планеты.

Возможно, Земле не грозит потеря атмосферы в течение нашей жизни, но Коллинсон сказал, что открытие может помочь нам понять, что делает возможным жизнь на нашей планете.

К слову, ранее ученые заявили, что обнаружили планету, похожую на Землю. Однако это открытие имеет небольшой нюанс.

• У Земли были кольца, как у Сатурна: ученые выяснили, куда они исчезли
• Переживет ли Земля смерть Солнца: ученые нашли обнадеживающее доказательство во Вселенной
• Самая ожидаемая комета 2024 года приблизится к Земле впервые за 80 тысяч лет