Ученые из Института космических исследований РАН совместно с коллегами из Франции и Финляндии изучили границы распространения водорода в экзосфере Земли — области, которая традиционно определялась как половина дистанции от Земли до Луны, то есть с условным радиусом порядка 200 тысяч километров. Оказалось, что на самом деле она куда больше, чем до сих пор было принято считать.

Как было продемонстрировано в российско-французко-финском исследовании, опубликованном в JGR Space Physics, земная экзосфера имеет не вполне симметричную форму, а ее радиус вполне может превосходить 600 тысяч километров. Это делает объем экзосферы в разы больше, чем было принято считать.

Исследователи сравнили данные различных обзоров окрестностей Земли в ультрафиолете (линии поглощения атомов нейтрального водорода). В итоге им удалось выяснить, что наиболее точные инструментальные данные свидетельствуют: сверхразреженное облако водорода, окружающее Землю, простирается на удаление до 600 тысяч километров от нее. Водород попадает в космос благодаря тому, что небольшая часть молекул воды в земной атмосфере под действием солнечных лучей расщепляется на водород и кислород. Более тяжелый кислород теряется Землей редко, а вот водород — куда легче. Скорость подобной потери мала, однако достаточна, чтобы вокруг планеты образовывался крайне неплотный «конверт» из водорода.

Авторы проанализировали данные наблюдений и попытались согласовать их с расчетными моделями. У них получилось, что водородное облако экзосферы вокруг Земли неоднородно: со стороны Солнца его диаметр меньше, со стороны, далекой от Солнца, водородное облако простирается дальше. Причина этого — давление солнечного излучения и солнечного ветра на экзосферу нашей планеты. Тем не менее несимметричность экзосферы меньше, чем можно было бы ожидать, исходя из расчетных параметров. По всей видимости, есть еще какие-то источники поступления водорода в экзосферу планеты, пока не учитываемые в существующих моделях.

Понимание того, каковы истинные размеры экзосферы Земли, весьма важно в свете предстоящего запуска российской космической обсерватории УФ-диапазона «Спектр-УФ», ожидаемого в 2020-х годах. УФ-излучение поглощается атмосферой Земли, но для телескопа космического базирования такая проблема не стоит. Новый российский космический телескоп среди прочих задач будет и отслеживать экзосферы экзопланет. Если та или иная планета в зоне обитаемости имеет вокруг себя экзосферу из водорода — и при этом по массе и размерам похожа на нашу планету, то это позволит предположить наличие на ней воды. Если экзосфера землеподобной планеты даже больше, чем считалось ранее, то и отслеживать такие образования в других звездных системах может оказаться заметно легче, чем ожидалось.