КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 16-42-01103
НазваниеЭрозия атмосферы Марса потоком солнечного ветра. Теория и координированные наблюдения на Mars Express и Maven.
Руководитель Зеленый Лев Матвеевич, Доктор физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук , г Москва
Конкурс №10 - Конкурс 2016 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами»
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-503 - Ионосферная и космическая плазма
Ключевые слова Марс, взаимодействие с солнечным ветром, потери атмосферы Марса, эволюция атмосферы, Mars Express, MAVEN
Код ГРНТИ89.15.71 89.51.25 89.51.53
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной задачи: выяснение механизмов, ответственных за атмосферные потери Марса за счет взаимодействия с солнечным ветром (СВ) и определение величины этих потерь. В результате выполнение проекта ожидается получение хорошо обоснованной величины атмосферных потерь Марса, что позволит определить эволюцию марсианской атмосферы за космогонический период, и сделать прогноз на возможные потери земной атмосферы в периоды ослабления земного магнитного поля. Для решения задач проекта предлагается в течение трех лет определить характеристики источников и количества потерь атмосферы Марса на основе одновременных наблюдений на орбите Марса осуществляемых спутниками Mars Express (MEX) и MAVEN. Наши исследования будут сосредоточены, в основном, на данных плазменных экспериментов ASPERA-3 и MARSIS на борту MEX и приборов MAG (измерения магнитного поля), SWIA (ионный спектрометр для СВ), SWEA (электронный спектрометр для СВ), STATIC (ионный масс-спектрометр для измерения состава тепловой и надтепловой плазмы), LPW (волновые измерения), EUV (монитор ультрафиолета) и SEP (спектрометр энергичных частиц), осуществляющих измерения на борту MAVEN. Хотя значительный прогресс в понимании космической среды вокруг Марса был достигнут благодаря миссиям Марс, Фобос, Mars Global Surveyor и MEX, запуск космического аппарата MAVEN в 2014 г. обеспечил уникальную возможность для изучения этих процессов с использованием двухточечных измерений на космических аппаратах MEX и MAVEN. При этом, один из аппаратов может осуществлять мониторинг характеристик СВ, в то время как другой аппарат, находящийся внутри плазменной оболочки Марса, может одновременно исследовать характеристики потоков убегающих ионов в ответ на изменения в СВ. Наличие таких одновременных измерений является главным фактором для выяснения связи между параметрами СВ, ионосферы и атмосферы Марса, что обусловлено индуцированной природой марсианской магнитосферы. Хотя измерения на двух и более космических аппаратах в настоящее время являются распространенным способом изучения солнечно-земных связей, для Марса такие измерения проводятся впервые. Они открывают новую эру в исследовании Марса, позволяя впервые установить причинно-следственные связи в процессах взаимодействия СВ с атмосферой Марса и связанных с ними атмосферными потерями, а также разделить пространственные и временные вариации в этих явлениях. Исследования, выполняемые в рамках данного проекта, будут также опираться на результаты предыдущих экспериментов, и на опыт участников проекта в изучении механизмов ускорения и переноса плазмы в планетных магнитосферах.
В ходе выполнения проекта планируется:
(i) провести серии комплексных исследований характеристик ионных потоков в различных областях индуцированной магнитосферы Марса ("полярный ветер"/доли хвоста, плазменный слой, пограничный слой, шлейф, область захвата ионов), которые будут основаны на одновременных наблюдениях работающих в настоящее время на орбите вокруг Марса спутниках MEX и MAVEN;
(ii) установить зависимость величины потоков убегающих ионов от различных контролирующих факторов, а именно, вариаций динамического давления СВ, межпланетного магнитного поля (ММП), наличия сильных возмущений СВ (областей коротирующих взаимодействий потоков и выбросов корональной массы), магнитизации коры Марса, спектра солнечного излучения в области от мягкого рентгена до границы ультрафиолетового диапазона;
(iii) выяснить механизмы взаимодействия СВ с экзосферой, атмосферой, ионизованным верхним слоем планетной атмосферы и переноса энергии и импульса, поступающих из СВ, в магнитосферу и ионосферу Марса;
(iv) исследовать механизмы массовой нагрузки и роль плазменных неустойчивостей в ускорении планетарных ионов
(v) исследовать структуру токовых слоев и роли магнитного пересоединения в энергетике магнитосферы Марса и ускорении убегающих планетарных ионов
(vii) определить величину атмосферных потерь как функцию исходных параметров СВ, ММП и солнечного излучения;
(viii) оценить величину потерь атмосферы Марса за время жизни планеты.
Решение данных задач позволит определить механизмы, ответственные за потери в различных источниках плазменной оболочки Марса. Результаты данного проекта будут использованы также для построения прогнозов потерь земной атмосферы в период возможного ослабления земного магнитного поля, связанного с его переполюсовкой.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Дубинин Э., Фраэнц М., Пацольд М., МакФадден Дж., Халекас Дж.С., ДиБраццио Г.А., Коннерни Дж.Э.П., Эпарвье Ф., Брэйн Д., Яковски Б.М., Вайсберг О.Л., Зеленый Л.М.
The Effect of SolarWind Variations on the Escape of Oxygen Ions From Mars Through Different Channels: MAVEN Observations
Journal of Geophysical Research (год публикации - 2017)
10.1002/2017JA024741
2.
Дубинин Э., Фраэнц М., Пацольд М., Эндрюс Д., Вайсберг О.Л., Зелёный Л.М., Барабаш С.
Martian ionosphere observed by Mars Express. 2. Influence of solar irradiance on upper ionosphere and escape fluxes
Planetary and Space Science (год публикации - 2017)
10.1002/2017JA024741
3.
Дубинин Э., Фраэнц М., Пацольд М., МакФадден Дж., Махаффи П.Р., Эпарвье Ф., Халекас Дж.С., Коннерни Дж.Э.П., Брэйн Д., Яковский Б.М., Вайсберг О.Л., Зеленый Л.М.
Effects of solar irradiance on the upper ionosphere and oxygen ion escape at Mars: MAVEN observations
Journal of Geophysical Research (год публикации - 2017)
10.1002/2017JA024126
4.
А.В. Артемьев, В. Анжелополос, Дж.С. Халекас, А. Рунов, Л.М. Зеленый, Дж. П. Макфадден,
Mars's magnetotail: Nature's current sheet laboratory
Journal of Geophysical Research, 122, 5404-5417, doi:10.1002/2017JA024078 (год публикации - 2017)
10.1002/2017JA024078
5.
Григоренко Е.Е., Шувалов С.Д., Малова Х.В., Попов В.Ю., Ермаков В.Н., Дубинин Э., Зеленый Л.М.
Structure of the current sheets in the near-Mars magnetotail. Maven observations
Solar System Research (год публикации - 2017)
10.1134/S0038094617050033
6.
Григоренко Е.Е., Шувалов С.Д., Малова Х.В., Дубинин Э., Попов В.Ю., Зеленый Л.М., Эсплей Дж., МакФадден Дж.П.
Imprints of Quasi-Adiabatic Ion Dynamics on the Current Sheet Structures Observed in the Martian Magnetotail by MAVEN
Journal of Geophysical Research (год публикации - 2017)
10.1002/2017JA024216
7.
Ермаков В.Н., Зеленый Л.М., Вайсберг О.Л., Семенцов Е.А., Дубинин Э.М., Connerney J.E.P., Шувалов С.Д.
Initial Analysis of Ion Fluxes in the Magnetotail of Mars Based on Simultaneous Measurements on Mars Express and Maven
Solar System Research (год публикации - 2017)
10.1134/S0038094617050021
8.
Вайсберг О.Л., Ермаков В.Н., Шувалов С.Д., Зеленый Л.М., Знобищев А.С., Дубинин Э.М.
Analysis of dayside magnetosphere of Mars: High mass loading case as observed on MAVEN spacecraft
PLANETARY AND SPACE SCIENCE (год публикации - 2017)
10.1016/j.pss.2017.09.005
Публикации
1.
Вайсберг О.Л., Ермаков В.Н., Шувалов С.Д., Зелёный Л.М., Халекас Дж., ДиБрачио Дж.А., МакФадден Дж., Дубинин Э.М
The Structure of Martian Magnetosphere a the Dayside Terminator Region as Observed on MAVEN Spacecraft
Journal of Geophysical Research: Space Physics, Volume 123, Issue 4, April 2018, Pages 2679-2695 (год публикации - 2018)
10.1002/2018JA025202
2.
Дубинин Э., Фраэнц М., Пацольд М., МакФадден Дж., Халекас Дж.С., Коннерни Дж.Э.П., Якоски Б.М., Вайсберг О., Зелёный Л.
Martian ionosphere observed by MAVEN. 3. Influence of the solar wind and IMF on upper ionosphere
Planetary and Space Science, Volume 160, 1 October 2018, Pages 56-65 (год публикации - 2018)
10.1016/j.pss.2018.03.016
3.
Дубинин Э., Фраэнц М., Пацольд М., Халекас Дж.С., МакФадден Дж., Коннерни Дж.Э.П., Якоски Б.М., Вайсберг О.Л., Зелёный Л.М.
Solar Wind Deflection by Mass Loading in the Martian Magnetosheath Based on MAVEN Observations
Geophysical Research Letters, Том: 45 Выпуск: 6 Стр.: 2574-2579 (год публикации - 2018)
10.1002/2017GL076813
4. Зелёный Л.М., Малова Х.В., Григоренко Е.Е., Попов В.Ю., Делькур Д. Current sheets in planetary magnetospheres Plasma Physics and Controlled Fusion (год публикации - 2018)