Дослідники встановили, що заряджені частинки, які викликають незвичайні полярні сяйва, змінюють озоновий шар Землі.
Міжнародна група дослідників з Японії, США та Канади вивчила ізольовані протонні полярних сяйв. Вчені виявили, що вплив високоенергетичних частинок надає більший вплив на витончення озонового шару, ніж передбачали теоретичні моделі.
Сонячне випромінювання приносить на Землю не тільки видиме світло, але також космічні промені і високоенергетичні частинки плазми. Заряджені іони та електрони бомбардують атмосферу Землі. Потрапляючи в магнітне поле Землі, електрони починають рухатися уздовж його силових ліній. Взаємодія з молекулами атмосферних газів призводить до їх іонізації і утворення оксидів азоту і водню, які сприяють витончення озонового шару.
Ізольовані протонні сяйва. Зображення: Mitsunori Ozaki et al., Scientific Reports
Високоенергійні заряджені частинки візуально не спостерігаються, тому їх вплив важко оцінити, пояснюють вчені. Але, при взаємодії з верхніми шарами атмосфери, вони випускають ізольоване протонне сяйво, яке можна побачити на Землю. Зазвичай сяйва з’являються у вигляді поясу навколо Північного та Південного полюсів, але ізольовані протонні сяйва видно у вигляді окремих плям або смуг у нижчих широтах.
Щоб виявити електрони над сяйвом, вчені використовували комбінацію супутникового дистанційного зондування, наземних спостережень за електромагнітними хвилями та інформації з МКС. Дослідження показало утворення локалізованої озонової діри в мезосфері (області атмосфери на висоті від 50 до 80 км) шириною близько 400 км. Вона утворилася в тому місці, де спостерігалися ізольовані сяйва.
Зміни в озоновому шарі під час протонного сяйва. Зображення: Mitsunori Ozaki et al., Scientific Reports
Порівнюючи свої результати з моделюванням, дослідники виявили, що зміна була набагато більшою, ніж передбачалося. Від 10 до 60% озону безпосередньо під полярним сяйвом було зруйновано через 90 хв після його початку. Вчені вважають, що ця зміна пройде природним шляхом і не викличе довгострокового зниження вмісту озону в мезосфері. Крім того, вони відзначають, що хоча під час цього явища спостерігалося зменшення вмісту озону, воно не повинно вплинути на стратосферний озоновий шар, що захищає життя на Землі.