Международная группа ученых впервые смогла измерить амбиполярное электрическое поле всей планеты с помощью наблюдений с суборбитальной ракеты НАСА, запущенной в рамках миссии Endurance. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Амбиполярное электрическое поле управляет процессом утечки атмосферы Земли в космос через полярные области, что подтверждает наблюдения ученых, сделанные еще в 1960-х годах, когда космические аппараты обнаружили поток частиц, вытекающих из атмосферы на полюсах. Этот поток, известный как «полярный ветер», был загадочным, поскольку частицы внутри него были холодными, но двигались со сверхзвуковой скоростью. Ожидалось, что такое движение частиц может объясняться наличием слабого электрического поля, но до сих пор его существование было лишь теорией.
11 мая 2022 года ракета Endurance, запущенная с архипелага Шпицберген в Арктике, смогла зафиксировать изменение электрического потенциала всего на 0,55 вольта. Это очень малое значение оказалось достаточным, чтобы объяснить, как амбиполярное поле способно отбрасывать ионы водорода и кислорода в космос, обеспечивая их движение со сверхзвуковой скоростью.
Ионы водорода, наиболее распространенный тип частиц в полярном ветре, испытывают направленную наружу силу этого поля, в 10,6 раза превышающую силу гравитации. Более тяжелые ионы кислорода на той же высоте, погруженные в это поле в полвольта, весят вдвое меньше. В целом амбиполярное поле способствует тому, что ионосфера остается более плотной на больших высотах, чем она была бы без него.
Результаты исследования подтверждают, что амбиполярное поле играет важную роль в эволюции атмосферы Земли и, вероятно, существует на других планетах с атмосферой, таких как Венера и Марс. В дальнейшем исследователи планируют изучить, как это поле формировало нашу планету и какие аналогии можно провести с другими небесными телами.
