Расположение Авроры на Марсе. Изображение предоставлено: ESA Увеличить
По словам физиков из Калифорнийского университета в Беркли, полярные сияния, похожие на северное сияние Земли, являются обычным явлением на Марсе, которые проанализировали данные, полученные за шесть лет от Mars Global Surveyor.
Открытие сотен сияний за последние шесть лет стало неожиданностью, поскольку у Марса нет глобального магнитного поля, которое на Земле является источником северного сияния и антиподального полярного сияния australis.
сюжет из 13 000 авроральных событий на Марсе
По словам физиков, полярные сияния на Марсе не обусловлены магнитным полем на всей планете, а связаны с пятнами сильного магнитного поля в коре, прежде всего в южном полушарии. Исследователи говорят, что они, вероятно, не столь красочны: энергичные электроны, которые взаимодействуют с молекулами в атмосфере, производя свечение, вероятно, генерируют только ультрафиолетовый свет, а не красные, зеленые и голубые цвета Земли.
«Тот факт, что мы видим полярные сияния так же часто, как и мы, удивителен», - сказал физик Калифорнийского университета в Беркли Дэвид А. Брейн, ведущий автор статьи об открытии, недавно принятой журналом Geophysical Research Letters. «Открытие сияний на Марсе учит нас тому, как и почему они происходят в других местах Солнечной системы, в том числе на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне».
Брейн и Джаспер С. Халекас, оба помощники физиков-исследователей в Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли, вместе со своими коллегами из Калифорнийского университета в Беркли, Мичиганского университета, Центра космических полетов имени Годдарда при НАСА и Университета Тулузы во Франции, также сообщили о своих выводах в плакат, представленный в пятницу, 9 декабря, на собрании Американского геофизического союза в Сан-Франциско.
В прошлом году европейский космический корабль Mars Express впервые обнаружил вспышку ультрафиолетового света на ночной стороне Марса, а международная команда астрономов определила его как вспышку сияния в проблеме природы от 9 июня 2005 года. Услышав об открытии, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли обратились к данным от Mars Global Surveyor, чтобы узнать, обнаружил ли бортовой комплект приборов UC Berkeley - рефлектометр с магнитометром и электроном - другие признаки полярных сияний. Космический аппарат вращается вокруг Марса с сентября 1997 года, а с 1999 года наносит на карту с высоты 400 километров (250 миль) поверхность Марса и магнитные поля Марса. Он находится на полярной орбите, которая всегда находится в 2 часа ночи на ночной стороне планеты.
В течение часа после первого изучения данных Брейн и Халекас обнаружили свидетельство вспышки сияния - пика в энергетическом спектре электронов, идентичного пикам, наблюдаемым в спектрах земной атмосферы во время сияния. С тех пор они рассмотрели более 6 миллионов записей электронным рефлектометром и обнаружили среди данных около 13 000 сигналов с электронным пиком, указывающим на полярное сияние. По словам Брейна, это может представлять сотни ночных авроральных событий, таких как вспышка, замеченная Марс Экспресс.
Когда два физика точно определили положение каждого наблюдения, полярные сияния точно совпали с полями намагниченных областей на марсианской поверхности. Та же команда, возглавляемая соавторами Марио Х. Акью из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА и Робертом Линем, профессором физики Калифорнийского университета в Беркли и директором Лаборатории космических наук, широко картировала эти поверхностные магнитные поля с помощью магнитометра / рефлектометра. на борту Mars Global Surveyor. Подобно тому, как полярные сияния Земли возникают, когда линии магнитного поля погружаются в поверхность на северном и южном полюсах, полярные сияния Марса возникают на границах намагниченных областей, где линии поля вогнуты вертикально в кору.
На сегодняшний день из 13 000 наблюдений за полярными сияниями самые большие совпадают с повышенной активностью солнечного ветра.
«Вспышка, видимая Mars Express, кажется, находится на ярком конце возможных энергий», - сказал Халекас. «Как и на Земле, космическая погода и солнечные бури, как правило, делают полярные сияния ярче и сильнее».
Изображение поверхностных магнитных полей на Марсе
Земное сияние возникает, когда заряженные частицы от Солнца врезаются в защитное магнитное поле планеты и вместо того, чтобы проникать в землю, отклоняются вдоль силовых линий к полюсу, где они направляются вниз и сталкиваются с атомами в атмосфере, образуя овал света вокруг каждого полюса. Электроны составляют большую долю заряженных частиц, и авроральная активность связана с физическим процессом, еще не понятым, который ускоряет электроны, создавая контрольный пик в спектре энергий электронов.
Линь сказал, что процесс на Марсе, вероятно, аналогичен тем, что частицы солнечного ветра направляются к ночной стороне Марса, где они взаимодействуют с линиями поля коры. Ультрафиолетовый свет возникает, когда частицы попадают в молекулы углекислого газа.
«Наблюдения показывают, что некоторый процесс ускорения происходит как на Земле», - сказал он. «Что-то взяло электроны и дало им толчок».
Что это за «что-то» остается загадкой, хотя Лин и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли склоняются к процессу, называемому магнитным пересоединением, когда магнитное поле, распространяющееся с частицами солнечного ветра, разрывается и вновь соединяется с полем земной коры. Пересвязывающие силовые линии могут быть тем, что отбрасывает частицы к более высоким энергиям.
Поверхностные магнитные поля, сказал Брейн, создаются сильно намагниченными породами, которые встречаются на участках шириной до 1000 км и глубиной 10 км. Эти участки, вероятно, сохраняют магнетизм, оставшийся от того момента, когда на Марсе было глобальное поле, подобно тому, как это происходит, когда иглу ударяют магнитом, вызывая намагниченность, которая сохраняется даже после извлечения магнита. Когда глобальное поле Марса вымерло миллиарды лет назад, солнечный ветер смог отделить атмосферу. Только сильные поля коры все еще вокруг, чтобы защитить части поверхности.
«Мы называем их мини-магнитосферами, потому что они достаточно сильны, чтобы противостоять солнечному ветру», - сказал Лин, отметив, что поля простираются на 1300 километров над поверхностью. Тем не менее, самое сильное марсианское магнитное поле в 50 раз слабее поля на поверхности Земли. По его словам, сложно объяснить, как эти поля способны эффективно направлять и ускорять солнечный ветер для создания полярных сияний.
Брейн, Халекас, Лин и их коллеги надеются получить данные Mars Global Surveyor для получения дополнительной информации о полярных сияниях и, возможно, присоединиться к европейской команде, эксплуатирующей Mars Express, чтобы получить дополнительные данные о вспышках, которые могут раскрыть тайну их происхождения.
«Mars Global Surveyor был рассчитан на срок жизни 685 дней, но он был очень ценным уже более шести лет, и мы все еще достигаем отличных результатов», - заметил Лин.
Работа была поддержана НАСА. Соавторы Brain, Halekas, Lin и Acu? A - это Лора М. Петиколас, Джанет Г. Луман, Дэвид Л. Митчелл и Грег Т. Делори из Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли; Стив В. Бугер из Мичиганского университета; и Анри Рёме из Центра внутренних дел в Тулузе.
Первоисточник: Пресс-релиз Калифорнийского университета в Беркли
