Наши глаза не могут их видеть, но здесь присутствуют марсианские полярные сияния, и это более обычное явление, чем мы когда-то думали. Марсианские полярные сияния были впервые обнаружены в 2016 году космическим кораблем НАСА MAVEN. Теперь некоторые новые результаты расширяют наши знания об этих необычных сияниях.
Большинство читателей Космического журнала знают о полярных сияниях Земли и о том, как они созданы. Когда достаточно сильный солнечный ветер поражает магнитосферу Земли, частицы (обычно электроны, а иногда и протоны) возбуждаются и ионизируют различные компоненты в атмосфере. Это излучает различные цвета и формы света. Это явление создает движущуюся эфемерную картину, которая очаровывает глаз. Полярные сияния обычно ограничены северными и южными полярными широтами, за исключением случаев, когда солнечный ветер очень силен.
Марсианские полярные сияния похожи и различны.
Марсианские полярные сияния - все протонные полярные сияния, и они происходят в течение дня. Они излучают только ультрафиолетовый свет, что означает, что наши глаза слепы к ним. Но инструмент на космическом корабле MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) может их видеть. Он называется ультрафиолетовым спектрографом (IUVS).
MAVEN исследует марсианскую атмосферу. Один из его вопросов очень специфичен: как он потерял свою атмосферу? Чтобы ответить, что он наблюдает за верхней атмосферой, ионосферой и тем, как Марс взаимодействует с солнечным ветром. В рамках своей работы он обнаружил протонные полярные сияния Марса.
Марсианские протонные полярные сияния и потеря атмосферы и обитаемости Марса связаны между собой. Марс окружен водородной короной, которая исходит от самой планеты. Когда этот водород уходит с Марса, он вызывает потерю воды. Существует связь между скоростью и интенсивностью марсианских сияний и потерей воды.
«Возможно, однажды, когда межпланетные путешествия станут обычным явлением… путешественники воочию увидят последние стадии потери Марса в космосе».
Андреа Хьюз, ведущий автор, Университет авиации им. Эмбри-Риддла
Когда солнечный ветер от Солнца поражает Марс, это на самом деле просто протоны: атомы водорода, у которых электроны уносятся сильным жаром. Протон поражает водородную корону, крадет электрон и снова превращается в атом с нейтральным зарядом. Поскольку он теперь нейтральный, он обходит ударную шок магнитосферы Марса. Затем атом врезается в тонкую атмосферу Марса, сталкиваясь с молекулами газа и излучая ультрафиолетовый свет.
«В этом новом исследовании, использующем данные MAVEN / IUVS за несколько лет на Марсе, команда обнаружила, что периоды повышенного выброса в атмосферу соответствуют увеличению интенсивности и интенсивности протонного сияния», - сказала Андреа Хьюз из Авиационного университета Эмбри-Риддл в Дейтона-Бич, Флорида , Хьюз является ведущим автором новой статьи под названием «Протонное сияние на Марсе: явление, распространяющееся в течение дня в южном лете». Он был опубликован 12 декабря в Журнале геофизических исследований космической физики.
«Возможно, однажды, когда межпланетные путешествия станут обычным явлением, путешественники, прибывающие на Марс в течение южного лета, будут иметь места в первом ряду, чтобы наблюдать марсианское протонное сияние, величественно танцующее по всей дневной планете (разумеется, в защитных очках, чувствительных к ультрафиолету). Эти путешественники воочию увидят, как на последних этапах Марс потерял остаток своей воды в космосе », - сказал Хьюз в пресс-релизе.
В первый раз, когда MAVEN заметил марсианские полярные сияния, ученые подумали, что это относительно редкое явление. Но теперь они обнаружили эти ультрафиолетовые протонные полярные сияния гораздо чаще. «Сначала мы полагали, что эти события были довольно редкими, потому что мы не смотрели в правильное время и места», - сказал Майк Чаффин, научный сотрудник Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) Университета Колорадо Боулдер и второй автор. исследования.
«Но при ближайшем рассмотрении мы обнаружили, что протонные полярные сияния встречаются гораздо чаще в дневных южных летних наблюдениях, чем мы изначально ожидали». Команда обнаружила протонное сияние примерно в 14% своих дневных наблюдений, что увеличивается более чем в 80% случаев, когда рассматриваются только дневные южные летние наблюдения. «Для сравнения, IUVS обнаружил диффузное сияние на Марсе в нескольких процентах орбит с благоприятной геометрией, и дискретные обнаружения сияний еще реже в наборе данных», - сказал Ник Шнайдер, соавтор и руководитель группы IUVS в LASP.
Ученые заинтриговали тот факт, что эти полярные сияния более обильные летом, особенно южным летом. Это был ключ к тому, как они могли отследить продолжающуюся потерю воды на Марсе. Марс находится ближе всего к Солнцу на юге и летом, и поэтому получает больше солнечного ветра. Летом также могут возникать огромные пыльные бури, которые не только создают огромные пыльные башни высотой до 80 километров, но и нагнетают водяные пары высоко в атмосферу.
Солнечное ультрафиолетовое излучение распадает водяной пар на водород и кислород, а увеличение содержания водорода в водородной короне Марса означает, что взаимодействие между ним и солнечными частицами увеличивается, создавая ультрафиолетовые сияния.
«Все условия, необходимые для создания марсианского протонного сияния (например., протоны солнечного ветра, протяженная водородная атмосфера и отсутствие глобального дипольного магнитного поля) чаще доступны на Марсе, чем те, которые необходимы для создания других типов сияний », - сказал Хьюз. «Кроме того, связь между наблюдениями MAVEN об увеличении побега в атмосфере и увеличении частоты и интенсивности протонного сияния означает, что протонное сияние может фактически использоваться в качестве прокси для того, что происходит в водородной короне, окружающей Марс, и, следовательно, в качестве прокси для времен увеличенного выброс в атмосферу и потеря воды ».
Больше:
- Пресс-релиз: Новооткрытая Марсианская Аврора на самом деле самая распространенная; Проливает свет на изменение климата на Марсе
- Исследовательская статья: Протонное сияние на Марсе: явление в дневное время, распространенное в южном лете
- Космический Журнал: Когда Марсианские Штормы Действительно Начинаются, Они Создают Башни Пыли 80 Километров в высоту
- Аннотация: Марс Экспресс Наблюдения водородной короны Марса
