Lokalizacja zorzy polarnej na Marsie. Źródło zdjęcia: ESA Kliknij, aby powiększyć
Według fizyków z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, zorza polarna podobna do zorzy polarnej na Ziemi wydaje się być powszechna na Marsie, która przeanalizowała dane z sześciu lat od Mars Global Surveyor.
Odkrycie setek zorzy polarnych w ciągu ostatnich sześciu lat jest zaskoczeniem, ponieważ Mars nie ma globalnego pola magnetycznego, które na Ziemi jest źródłem zorzy polarnej i zorzy polarnej.
fabuła 13 000 wydarzeń zorzy polarnej na Marsie
Według fizyków zorza polarna na Marsie nie jest spowodowana polem magnetycznym obejmującym całą planetę, ale zamiast tego wiąże się z plamami silnego pola magnetycznego w skorupie, głównie na półkuli południowej. Naukowcy twierdzą też, że prawdopodobnie nie są one tak kolorowe, jak: energiczne elektrony, które oddziałują z cząsteczkami w atmosferze, aby wytworzyć poświatę, prawdopodobnie wytwarzają jedynie światło ultrafioletowe - a nie czerwienie, zielenie i błękity Ziemi.
„Fakt, że widujemy zorzę tak często, jak my, jest niesamowity” - powiedział fizyk z UC Berkeley David A. Brain, główny autor artykułu na temat odkrycia, który został niedawno zaakceptowany przez czasopismo Geophysical Research Letters. „Odkrycie zorzy polarnej na Marsie uczy nas czegoś o tym, jak i dlaczego zdarzają się one gdzie indziej w Układzie Słonecznym, w tym na Jowiszu, Saturnie, Uranie i Neptunie”.
Brain i Jasper S. Halekas, oboje asystenci fizyków badawczych w UC Berkeley's Space Sciences Laboratory, wraz ze swoimi kolegami z UC Berkeley, University of Michigan, NASA Goddard Space Flight Center i University of Toulouse we Francji, również donieśli o swoich odkryciach w plakat zaprezentowany w piątek, 9 grudnia na spotkaniu American Geophysical Union w San Francisco.
W ubiegłym roku europejski statek kosmiczny Mars Express po raz pierwszy wykrył błysk światła ultrafioletowego po nocnej stronie Marsa, a międzynarodowy zespół astronomów zidentyfikował go jako błysk zorzy w wydaniu Nature z 9 czerwca 2005 r. Po usłyszeniu tego odkrycia naukowcy z UC Berkeley zwrócili się do danych z Mars Global Surveyor, aby sprawdzić, czy pakiet przyrządów UC Berkeley - magnetometr-reflektometr elektronowy - wykrył inne dowody zorze polarne. Statek kosmiczny krąży wokół Marsa od września 1997 roku, a od 1999 roku mapuje na powierzchni 400 kilometrów (250 mil) powierzchnię Marsa i pola magnetyczne Marsa. Znajduje się na orbicie polarnej, która utrzymuje ją zawsze o 2 nad ranem po nocnej stronie planety.
W ciągu godziny od pierwszego zagłębienia się w dane, Mózg i Halekas odkryli dowody zorzy polarnej - pik w spektrum energii elektronowej identyczny z pikami widocznymi w widmach ziemskiej atmosfery podczas zorzy. Od tego czasu dokonali przeglądu ponad 6 milionów nagrań za pomocą reflektometru elektronowego i znaleźli wśród danych około 13 000 sygnałów ze szczytem elektronowym wskazującym na zorzę polarną. Według Brain może to reprezentować setki nocnych wydarzeń zorzy polarnej, takich jak błysk widziany przez Mars Express.
Kiedy dwaj fizycy ustalili pozycję każdej obserwacji, zorza polarna dokładnie zbiegła się z marginesami namagnesowanych obszarów na powierzchni Marsa. Ten sam zespół, kierowany przez współautorów Mario H. Acu? A z NASA Goddard Space Flight Center i Roberta Lin'a, profesora fizyki z Uniwersytetu Berkeley w UC Berkeley i dyrektora Space Sciences Laboratory, intensywnie odwzorował te pola magnetyczne na powierzchni za pomocą magnetometru / reflektometru na pokładzie Mars Global Surveyor. Tak jak zorza polarna zachodzi tam, gdzie linie pola magnetycznego nurkują w powierzchni na biegunach północnym i południowym, tak zorza polarna Marsa pojawia się na granicach namagnesowanych obszarów, gdzie linie pola łukowego pionowo w skorupę.
Z 13 000 dotychczas obserwowanych zorzy, największe wydają się zbieżne ze wzrostem aktywności wiatru słonecznego.
„Błysk widziany przez Mars Express wydaje się być na jasnym końcu możliwych energii”, powiedział Halekas. „Podobnie jak na Ziemi, pogoda kosmiczna i burze słoneczne sprawiają, że zorza polarna jest jaśniejsza i silniejsza”.
Przedstawienie powierzchniowych pól magnetycznych na Marsie
Zorza ziemska powstaje, gdy naładowane cząstki ze słońca uderzają w ochronne pole magnetyczne planety i zamiast przenikać do ziemi, są kierowane wzdłuż linii pola do bieguna, gdzie leją się i zderzają z atomami w atmosferze, tworząc owal światła wokół każdego bieguna. Elektrony stanowią dużą część naładowanych cząstek, a aktywność zorzy jest związana z procesem fizycznym, który nadal nie jest zrozumiany, który przyspiesza elektrony, wytwarzając znaczący pik w spektrum energii elektronów.
Lin powiedział, że proces na Marsie jest prawdopodobnie podobny, ponieważ cząstki wiatru słonecznego są kierowane do nocnej strony Marsa, gdzie oddziałują z liniami pola skorupy ziemskiej. Światło ultrafioletowe powstaje, gdy cząsteczki uderzą w cząsteczki dwutlenku węgla.
„Obserwacje sugerują, że proces przyspieszenia zachodzi jak na Ziemi” - powiedział. „Coś złapało elektrony i dało im kopniak”.
To „coś” pozostaje tajemnicą, choć Lin i jego koledzy z UC Berkeley skłaniają się ku procesowi zwanemu ponownym połączeniem magnetycznym, w którym pole magnetyczne przemieszczające się z cząstkami wiatru słonecznego pęka i ponownie łączy się z polem skorupy ziemskiej. Linie pola łączącego się ponownie mogą być tym, co kieruje cząsteczki do wyższych energii.
Brain powiedział, że pola magnetyczne powierzchni są wytwarzane przez silnie namagnesowaną skałę, która występuje w płatach o szerokości do 1000 kilometrów i głębokości 10 kilometrów. Te łatki prawdopodobnie zachowują magnetyzm pozostawiony po tym, jak Mars miał globalne pole w sposób podobny do tego, co dzieje się, gdy igła jest uderzana magnesem, indukując magnetyzację, która pozostaje nawet po wyciągnięciu magnesu. Kiedy globalne pole Marsa wygasło miliardy lat temu, wiatr słoneczny mógł usunąć atmosferę. W okolicy znajdują się tylko silne pola skorupy ziemskiej, aby chronić części powierzchni.
„Nazywamy je mini-magnetosferami, ponieważ są wystarczająco mocne, aby wytrzymać wiatr słoneczny”, powiedział Lin, zauważając, że pola rozciągają się na wysokość 1300 kilometrów nad powierzchnią. Niemniej jednak najsilniejsze marsjańskie pole magnetyczne jest 50 razy słabsze niż pole na powierzchni Ziemi. Powiedział, że trudno jest wyjaśnić, w jaki sposób pola te są w stanie lejkować i przyspieszać wiatr słoneczny wystarczająco skutecznie, aby wygenerować zorzę polarną.
Brain, Halekas, Lin i ich koledzy mają nadzieję na wydobycie danych Mars Global Surveyor w celu uzyskania dodatkowych informacji na temat zorzy polarnych i być może dołączą do europejskiego zespołu obsługującego Mars Express, aby uzyskać uzupełniające dane na temat błysków, które mogłyby rozwiązać tajemnicę ich pochodzenia.
„Mars Global Surveyor został zaprojektowany na 685 dni, ale był bardzo cenny od ponad sześciu lat, a my wciąż osiągamy świetne wyniki”, zauważył Lin.
Praca była wspierana przez NASA. Współpracownikami Brain, Halekas, Lin i Acu? A są Laura M. Peticolas, Janet G. Luhmann, David L. Mitchell i Greg T. Delory z UC Berkeley's Space Sciences Laboratory; Steve W. Bougher z University of Michigan; i Henri R? me z Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements w Tuluzie.
Oryginalne źródło: UC Berkeley News Release
