Nasze oczy ich nie widzą, ale zorza marsjańska jest tam i jest bardziej powszechna niż kiedyś sądziliśmy. Zorze marsjańskie zostały odkryte po raz pierwszy w 2016 roku przez statek kosmiczny MAVEN NASA. Teraz niektóre nowe wyniki poszerzają naszą wiedzę o tych niezwykłych zorzach.
Większość czytelników Magazynu Kosmicznego wie o zorzach Ziemi i o tym, jak są tworzone. Kiedy wystarczająco silny wiatr słoneczny uderza w ziemską magnetosferę, cząstki (zwykle elektrony, ale czasem protony) wzbudzają się i jonizują różne składniki w atmosferze. Emituje różne kolory i kształty światła. Zjawisko to tworzy poruszający, efemeryczny obraz, który urzeka oko. Zorza jest zwykle ograniczona do północnych i południowych szerokości polarnych, z wyjątkiem sytuacji, gdy wiatr słoneczny jest bardzo silny.
Zorze marsjańskie są podobne i różne.
Zorza marsjańska to zorza protonowa, która występuje w ciągu dnia. Emitują tylko światło ultrafioletowe, co oznacza, że nasze oczy są na nie ślepe. Ale instrument w statku kosmicznym MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) może je zobaczyć. Nazywa się to Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS).
MAVEN bada marsjańską atmosferę. Jedno z jego pytań jest bardzo konkretne: jak straciło atmosferę? Aby odpowiedzieć, że obserwuje górną atmosferę, jonosferę i sposób, w jaki Mars wchodzi w interakcje z wiatrem słonecznym. W ramach swojej pracy odkrył zorzę protonową Marsa.
Marsjskie zorze protonowe oraz utrata atmosfery i zamieszkiwania Marsa są ze sobą powiązane. Mars jest otoczony przez koronę wodorową, która pochodzi z samej planety. Gdy ten wodór ucieka z Marsa, powoduje utratę wody. Istnieje korelacja między szybkością i intensywnością zorzy marsjańskich a utratą wody.
„Być może któregoś dnia, gdy podróże międzyplanetarne staną się powszechne… podróżni będą świadkami z pierwszej ręki ostatnich etapów Marsa tracących resztki wody w kosmos.”
Andréa Hughes, główna autorka, Embry-Riddle Aeronautical University
Kiedy wiatr słoneczny ze Słońca uderza w Marsa, to tak naprawdę protony: atomy wodoru z elektronem odpędzonym przez intensywne ciepło. Proton uderza w koronę wodorową, kradnąc elektron i ponownie stając się atomem z ładunkiem neutralnym. Ponieważ jest teraz neutralny, omija wstrząs łukowy magnetosfery Marsa. Następnie atom uderza w cienką atmosferę Marsa, zderzając się z cząsteczkami gazu i emitując światło ultrafioletowe.
„W tym nowym badaniu, w którym wykorzystano dane MAVEN / IUVS z wielu lat Marsa, zespół odkrył, że okresy podwyższonej ucieczki atmosferycznej odpowiadają wzrostowi występowania i intensywności zorzy protonowej”, powiedziała Andréa Hughes z Embry-Riddle Aeronautical University w Daytona Beach na Florydzie . Hughes jest głównym autorem nowego artykułu zatytułowanego „Proton Aurora on Mars: A Dayside Phenomenon Pervasive in Southern Summer”. Został opublikowany 12 grudnia w Journal of Geophysical Research, Space Physics.
„Być może któregoś dnia, gdy podróże międzyplanetarne staną się powszechne, podróżujący przybywający na Marsa w południowym lecie będą mieli miejsca w pierwszym rzędzie, aby obserwować marsjańską zorzę protonową majestatycznie tańczącą po całej stronie planety (nosząc oczywiście okulary wrażliwe na promieniowanie ultrafioletowe). Ci podróżni będą świadkami z pierwszej ręki ostatnich etapów, w których Mars traci resztki wody w kosmos - powiedział Hughes w komunikacie prasowym.
Po raz pierwszy, kiedy MAVEN zauważył zorze marsjańskie, naukowcy uznali, że jest to stosunkowo rzadkie zjawisko. Ale teraz znacznie częściej znajdują zorzę protonową UV. „Na początku wierzyliśmy, że te wydarzenia były raczej rzadkie, ponieważ nie patrzyliśmy na właściwe czasy i miejsca” - powiedział Mike Chaffin, naukowiec z University of Colorado Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) i drugi autor badania.
„Ale po bliższym przyjrzeniu się okazało się, że zorza protonowa pojawia się znacznie częściej podczas południowych letnich obserwacji niż początkowo oczekiwaliśmy”. Zespół wykrył zorzę protonową w około 14 procentach swoich dziennych obserwacji, co zwiększa się do ponad 80 procent czasu, gdy brane są pod uwagę tylko letnie obserwacje południowego lata. „Dla porównania, IUVS wykrył rozproszoną zorzę polarną na Marsie na kilku procentach orbit o korzystnej geometrii, a dyskretne wykrywanie zorzy jest jeszcze rzadsze w zbiorze danych” - powiedział Nick Schneider, współautor i kierownik zespołu IUVS w LASP.
Zainteresowanie naukowców wzbudziło to, że zorza polarna obfituje latem, a zwłaszcza latem południowym. To była wskazówka, w jaki sposób mogliby śledzić trwającą utratę wody przez Marsa. Mars jest najbliżej Słońca podczas południa i lata, a zatem otrzymuje więcej wiatru słonecznego. Lato może również przynieść ogromne burze piaskowe, które nie tylko tworzą ogromne wieże pyłu o wysokości do 80 kilometrów, ale także wypychają parę wodną wysoko do atmosfery.
Słoneczne promieniowanie UV rozbija parę wodną na wodór i tlen, a wzrost wodoru w koronie wodorowej Marsa oznacza interakcje między nim a cząsteczkami słonecznymi, tworząc zorze polarne UV.
„Wszystkie warunki niezbędne do utworzenia marsjańskiej zorzy protonowej (na przykład., protony wiatru słonecznego, rozszerzona atmosfera wodoru i brak globalnego dipolowego pola magnetycznego) są częściej dostępne na Marsie niż te potrzebne do stworzenia innych rodzajów zorzy polarnej ”- powiedział Hughes. „Również związek między obserwacjami MAVEN dotyczącymi zwiększonej ucieczki atmosfery oraz wzrostu częstotliwości i intensywności zorzy protonowej oznacza, że zorza protonowa może być faktycznie używana jako zastępstwo dla tego, co dzieje się w koronie wodorowej otaczającej Mars, a zatem jako przybliżenie dla czasów wzmożonych ucieczka atmosferyczna i utrata wody. ”
Więcej:
- Informacja prasowa: nowo odkryta marsjańska zorza Właściwie najczęstsza; Rzuca światło na zmieniający się klimat Marsa
- Artykuł badawczy: Proton Aurora on Mars: Zjawisko dziennej wszechobecności w południowym lecie
- Space Magazine: Kiedy burze marsjańskie naprawdę się rozwijają, tworzą wieże pyłu o wysokości 80 kilometrów
- Streszczenie badań: Mars Express Observations of the Hydrogen Corona of Mars
