Marsjański blask rzuca światło na zmiany klimatyczne

Marsjański blask rzuca światło na zmiany klimatyczne
Marsjański blask rzuca światło na zmiany klimatyczne
Anonim

Zgodnie z wynikami nowej misji marsjańska zorza polarna, po raz pierwszy zidentyfikowana przez sondę kosmiczną NASA w 2016 roku, jest w rzeczywistości najczęstszą formą zorzy znalezionej na Czerwonej Planecie.

Na Ziemi zorze polarne są zwykle postrzegane jako jasne przejawy światła na nocnym niebie w pobliżu obszarów polarnych, gdzie nazywane są zorzami polarnymi i światłami południowymi. Zorza protonowa na Marsie występuje w ciągu dnia i emituje promieniowanie ultrafioletowe, więc jest niewidoczna dla ludzkiego oka, ale można ją wykryć za pomocą instrumentu Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) na statku kosmicznym MAVEN.

Misją MAVEN jest zbadanie, w jaki sposób Czerwona Planeta straciła większość atmosfery i wody, zmieniając klimat z klimatu sprzyjającego życiu na klimat zimny, suchy i niegościnny. Ponieważ zorza protonowa jest pośrednio generowana przez wodór pozyskiwany z marsjańskiej wody, która jest w trakcie wycieku w kosmos, zorza ta może być wykorzystana do śledzenia postępującej utraty wody na Marsie.

„W nowym badaniu wykorzystującym dane MAVEN / IUVS z kilku lat na Marsie, zespół odkrył, że okresy zwiększonej emisji atmosferycznej odpowiadają zwiększonej intensywności zorzy protonowej” – powiedział główny autor Andrea Hughes z Embry-Riddle Aviation University na Florydzie. „Być może pewnego dnia, gdy podróże międzyplanetarne staną się powszechne, podróżni przybywający na Marsa latem na południu dostaną miejsca w pierwszym rzędzie, aby zobaczyć marsjańskie światło protonowe tańczące majestatycznie po dziennej planecie (oczywiście za pomocą gogli czułych na promieniowanie UV)… Podróżni zobaczą na własne oczy ostatnie etapy Marsa, który traci resztę wody.

Różne zjawiska powodują powstawanie różnych rodzajów zórz polarnych. Wszystkie zorze polarne na Ziemi i Marsie są zasilane przez aktywność słoneczną, czy to eksplozje szybkich cząstek znanych jako burze słoneczne, erupcje gazu i pól magnetycznych znane jako koronalne wyrzuty masy, czy też podmuchy wiatru słonecznego, który nieprzerwanie wieje w przestrzeni około milion mil na godzinę. Na przykład, północne i południowe światła na Ziemi pojawiają się, gdy intensywna aktywność słoneczna zakłóca magnetosferę Ziemi, zmuszając szybkie elektrony do uderzania w cząstki gazu w nocnej górnej atmosferze Ziemi i powodują ich świecenie. Podobne procesy dają początek dyskretnym i rozproszonym zorzom na Marsie, dwóm typom zórz obserwowanych wcześniej po nocnej stronie Marsa.

Zorze protonowe powstają, gdy protony wiatru słonecznego (które są atomami wodoru pozbawionymi elektronów przez intensywne ogrzewanie) wchodzą w interakcję z górną atmosferą po dziennej stronie Marsa. Gdy zbliżają się do Marsa, protony wiatru słonecznego zamieniają się w neutralne atomy, kradnąc elektrony atomom wodoru na zewnętrznej krawędzi marsjańskiej korony wodorowej, ogromnej chmury wodoru otaczającej planetę. Kiedy atomy z dużą prędkością wchodzą do atmosfery, część ich energii jest emitowana w postaci światła ultrafioletowego.

Kiedy zespół MAVEN po raz pierwszy zobaczył promieniowanie protonowe, pomyśleli, że jest to niezwykłe zjawisko. „Na początku myśleliśmy, że te zdarzenia są dość rzadkie, ponieważ nie patrzyliśmy na właściwy czas i miejsce” – powiedział Mike Chaffin, naukowiec z Laboratorium Fizyki Atmosfery i Przestrzeni Kosmicznej (LASP) Uniwersytetu Kolorado i drugi autor badania.. „Ale po bliższej inspekcji odkryliśmy, że zorze protonowe są znacznie częstsze podczas dziennych obserwacji południowych w okresie letnim, niż pierwotnie oczekiwaliśmy”.

Zespół odkrył zorzę protonową w około 14% obserwacji dziennych, która wzrasta w ponad 80% przypadków, gdy brane są pod uwagę tylko obserwacje południowego lata w ciągu dnia. „Dla porównania, IUVS wykrył rozproszone zorze polarne na Marsie w kilku procentach korzystnych geometrii, a dyskretne zorze są jeszcze rzadsze” – powiedział Nick Schneider, współautor i kierownik zespołu IUVS w LASP.

Obrazy promieniowania protonowego Marsa. Spektrograf ultrafioletowy MAVEN obserwuje atmosferę Marsa, jednocześnie przechwytując obrazy neutralnego wodoru i zorzy protonowej (po lewej). Obserwacje w normalnych warunkach wskazują na obecność wodoru na dysku oraz w rozszerzonej atmosferze planety z punktu obserwacyjnego po nocnej stronie (w środku). Blask protonowy jest postrzegany jako znaczące rozjaśnienie dysku (po prawej); Odejmując udział obojętnego wodoru, ustala się rozkład protonowej zorzy polarnej, gdy osiąga ona szczyty jasności w bezpośrednim sąsiedztwie dysku marsjańskiego.

Korelacja z latami południowymi wyjaśniła, dlaczego zorze protonowe są tak powszechne i jak można je wykorzystać do śledzenia utraty wody. Podczas południowego lata na Marsie planeta znajduje się również blisko Słońca na swojej orbicie i mogą wystąpić ogromne burze pyłowe. Wydaje się, że letnie ocieplenie i zapylenie wywołują zorze protonowe, powodując, że para wodna unosi się wysoko do atmosfery. Światło ultrafioletowe Słońca rozkłada wodę na jej składniki, wodór i tlen. Lekki wodór jest luźno związany grawitacją Marsa i wzmacnia koronę wodorową otaczającą Marsa, zwiększając utratę wodoru w kosmos. Większa ilość wodoru w koronie sprawia, że interakcje z protonami w wietrze słonecznym są częstsze, powodując częstsze i jaśniejsze świecenie protonów.

„Wszystkie warunki potrzebne do stworzenia marsjańskiej zorzy protonowej (takie jak protony wiatru słonecznego, rozszerzona atmosfera wodorowa i brak globalnego dipolowego pola magnetycznego) są bardziej dostępne na Marsie niż te potrzebne do stworzenia innych rodzajów zorzy” – powiedział Hughes. powiedział. „Ponadto związek między obserwacjami MAVEN oznacza, że zorzę protonową można faktycznie wykorzystać do tego, co dzieje się w koronie wodorowej otaczającej Marsa, a tym samym tymczasowo zwiększyć emisje do atmosfery i utratę wody”.

Zalecana: