Дані місії Swarm Європейського космічного агентства показали вражаюче відкриття. Дослідники виявили, що слабкі магнітні сигнали, створені океанськими припливами, можуть допомогти скласти карту розподілу магми під морським дном. Ці сигнали також можуть дати розуміння довгострокових змін глобальної температури та солоності океану. Здатність Swarm виявляти ці тонкі магнітні коливання є значним кроком вперед у геофізичних дослідженнях. Вивчаючи ці слабкі сигнали, вчені можуть краще зрозуміти складну взаємодію між магнітним полем Землі, океанськими течіями та навіть вулканічною активністю під морем.
Унікальні можливості Swarm
Swarm — це сузір’я з трьох супутників, які обертаються навколо Землі на висоті від 462 км (287 миль) до 511 км (318 миль) над поверхнею. Ці супутники, запущені у 2013 році, були розроблені для дослідження геомагнітного поля Землі з безпрецедентною точністю. Магнітне поле Землі поширюється в космос і діє як захисний екран від сонячного випромінювання. Вважається, що основним джерелом цього поля є рух рідкого заліза в зовнішньому ядрі.
Однак інші фактори сприяють загальному магнетизму планети, включаючи намагнічені породи в корі. Хоча океани зазвичай не вважають джерелом магнетизму, солона морська вода є помірним провідником електрики. Коли океанські припливи рухаються через магнітне поле Землі, вони генерують слабкі електричні струми, які, своєю чергою, створюють слабкі магнітні сигнали. Ці сигнали надзвичайно слабкі порівняно з тими, що генеруються ядром планети, але високочутливі інструменти Swarm можуть виявити їх із космосу.
Прихований магнітний підпис Оушена
Удосконалені датчики Swarm, включаючи найсучасніші магнітометри, можуть відрізняти слабкі приливні магнітні сигнали від інших, сильніших джерел. Ця здатність дозволяє дослідникам вивчати всю водну товщу океану так, як ніколи раніше не було можливо.
«Це дослідження показує, що Swarm може надати дані про властивості всієї водної товщі наших океанів», — зазначила Аня Стрьомме, керівник місії ESA Swarm.
Ця можливість кардинально змінила правила океанографії та кліматології. Аналізуючи ці магнітні сигнатури, вчені можуть отримати нове уявлення про динаміку океану, включаючи коливання температури та солоності з часом. Ці фактори відіграють вирішальну роль у розумінні зміни клімату та прогнозуванні майбутніх екологічних змін.
Поширення магми під океаном
Окрім свого внеску в науку про океан, Swarm також допомагає дослідникам вивчати розподіл магми під дном океану. Ця інформація є важливою для розуміння вулканічної активності, особливо в сейсмічно активних регіонах. Одна з найвизначніших вулканічних подій у новітній історії, виверження Хунга-Тонга 2022 року, продемонструвало руйнівну силу підводних вулканів. Розуміння того, як магма рухається та накопичується під морським дном, може покращити системи раннього попередження про такі виверження в майбутньому.
Несподіване довголіття рою
Swarm спочатку був розроблений як чотирирічна місія, але він працює вже більше десяти років. Подовжена тривалість місії дала вченим можливість вивчити нові дослідницькі питання, які спочатку не розглядалися.
«Це одна з переваг літальних місій довше, ніж спочатку планувалося. Отже, літаючи, поки наукова продукція має відмінну якість і дозволяють ресурси, ви можете вирішувати наукові питання, які спочатку не були передбачені», – сказала Аня Стрьомме.
У міру того, як супутники поступово знижуються через атмосферний опор, вони тепер розташовані так, щоб уловлювати ще слабші магнітні сигнали з океану, які раніше були поза досяжністю їхніх інструментів. Ця ненавмисна вигода відкрила нові шляхи дослідження, дозволивши Swarm надати ще більше цінних даних в останні роки.
Сонячна активність і слабкі сигнали
Одним із ключових факторів, який дозволив Swarm виявити ці слабкі океанічні магнітні ознаки, був період низької активності Сонця приблизно у 2017 році. У цей час, відомий як сонячний мінімум, було менше перешкод від космічної погоди, що дозволило супутникам збирати точніші дані.
«Це одні з найменших сигналів, виявлених місією Swarm», — пояснив провідний автор дослідження Олександр Грейвер з Кельнського університету.
«Дані особливо хороші, тому що вони були зібрані в період сонячного мінімуму, коли було менше шуму через космічну погоду».
Сонячний мінімум — це фаза 11-річного циклу Сонця, коли його поверхнева активність є найнижчою. Протягом цього часу Сонце випромінює менше заряджених частинок і менше електромагнітного випромінювання. Це зменшення сонячних перешкод полегшує інструментам Swarm виявлення слабких геомагнітних сигналів, які інакше були б затемнені.
Майбутні дослідження тонких магнітних сигналів
Вчені сподіваються, що Swarm продовжить працювати після 2030 року, незважаючи на його поступовий спад. Якщо місія залишиться активною протягом наступного сонячного мінімуму, вона матиме ще одну можливість виявити ці тонкі магнітні сигнали з ще більшою чіткістю. З кожним новим відкриттям Swarm підсилює цінність довгострокових космічних місій. Те, що починалося як проєкт вивчення магнетизму Землі, перетворилося на потужний інструмент для розуміння океанів, клімату та навіть вулканічної активності планети. Оскільки Swarm продовжує свою подорож, його дані залишаться важливим ресурсом для дослідників, які прагнуть розгадати приховані сили, що формують нашу планету.
Відстежуючи океанські течії, картографуючи потоки магми чи виявляючи найменші коливання магнітного поля Землі, Swarm доводить, що навіть найслабші сигнали можуть виявити глибокі наукові ідеї. Дослідження опубліковано в журналі Philosophical Transactions of the Royal Society A.