Martian Glow kaster lys over klimaændringer

Martian Glow kaster lys over klimaændringer
Martian Glow kaster lys over klimaændringer
Anonim

Ifølge de nye missionsresultater er den marianske aurora, der først blev identificeret af et NASA -rumfartøj i 2016, faktisk den mest almindelige form for aurora, der findes på den røde planet.

På Jorden ses auroras normalt som lyse manifestationer af lys på nattehimlen nær polarområderne, hvor de kaldes aurora borealis og sydlys. Proton aurora på Mars forekommer i løbet af dagen og udsender ultraviolet stråling, så den er usynlig for det menneskelige øje, men kan påvises ved hjælp af Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) instrumentet på MAVEN rumfartøjet.

MAVEN's mission er at undersøge, hvordan den røde planet mistede det meste af sin atmosfære og vand og ændre sit klima fra et klima, der kunne understøtte livet til et klima, der er koldt, tørt og ugæstfrit. Da proton -auroraen indirekte genereres af brint, der stammer fra Mars -vand, der er ved at sive ud i rummet, kan denne aurora bruges til at spore det igangværende tab af vand i Mars.

"I en ny undersøgelse, der brugte MAVEN / IUVS-data fra flere år på Mars, fandt teamet, at perioder med øget atmosfærisk emission svarer til øget protonurora-intensitet," siger hovedforfatter Andrea Hughes fra Embry-Riddle Aviation University, Florida. "Måske en dag, hvor interplanetariske rejser bliver almindelige, vil rejsende, der ankommer til Mars i den sydlige sommer, få sæder på forreste række for at se Mars-protonlyset danse majestætisk på tværs af dagplaneten (naturligvis ved hjælp af UV-følsomme beskyttelsesbriller) … Rejsende vil med deres egne øjne se de sidste faser af Mars, som mister resten af vandet.

Forskellige fænomener giver anledning til forskellige typer auroras. Alle auroras på Jorden og Mars drives af solaktivitet, det være sig eksplosioner af højhastighedspartikler kendt som solstorme, gasudbrud og magnetiske felter kendt som koronale masseudstødninger eller vindstød af solvind, der konstant blæser gennem rummet omkring en millioner miles. i timen. For eksempel opstår nord- og sydlys på Jorden, når intens solaktivitet forstyrrer Jordens magnetosfære, hvilket tvinger elektroner med høj hastighed til at smække ned i gaspartikler i Jordens øvre atmosfære om natten og få dem til at lyse. Lignende processer giver anledning til diskrete og diffuse auroras på Mars, to typer auroras, der tidligere blev observeret på Mars -nat.

Proton -auroraer dannes, når solvindprotoner (som er hydrogenatomer fjernet af elektroner ved intens opvarmning) interagerer med den øvre atmosfære på dagtidssiden af Mars. Når de nærmer sig Mars, bliver protoner fra solvinden til neutrale atomer, der stjæler elektroner fra brintatomer på den ydre kant af Mars 'brintkorona, den enorme brintsky, der omgiver planeten. Når indgående atomer med høj hastighed kommer ind i atmosfæren, udsendes noget af deres energi som ultraviolet lys.

Da MAVEN -teamet første gang så protonudstrålingen, troede de, at det var et usædvanligt fænomen. "Først troede vi, at disse begivenheder var ret sjældne, fordi vi ikke kiggede på det rigtige tidspunkt og sted," sagde Mike Chaffin, forsker ved University of Colorado's Laboratory of Atmospheric and Space Physics (LASP) og undersøgelsens anden forfatter. "Men ved nærmere eftersyn fandt vi ud af, at proton -auroraer er meget mere almindelige i daglige sydlige observationer om sommeren, end vi oprindeligt havde forventet."

Holdet fandt proton aurora i omkring 14% af dagtidsobservationerne, hvilket steg i over 80% af tilfældene, når kun sydlige sommerobservationer i dagtimerne overvejes. "Til sammenligning har IUVS opdaget diffuse auroras på Mars i et par procent af gunstige geometrier, og diskrete auroras er endnu sjældnere," sagde Nick Schneider, medforfatter og teamleder for IUVS på LASP.

Billeder af protonstrålingen fra Mars. MAVEN ultraviolette spektrograf observerer Mars -atmosfæren og tager billeder af neutralt brint og protonurora samtidigt (til venstre). Observationer under normale forhold viser tilstedeværelsen af brint på disken og i planetens udvidede atmosfære fra et udsigtspunkt på natsiden (midten). Proton -udstråling ses som en betydelig lysning på disken (højre); Ved at fratrække bidraget fra neutralt brint finder man proton -aurora -fordelingen, når den topper i lysstyrke i umiddelbar nærhed af Mars -disken.

Korrelation med sydlige somre har gjort det klart, hvorfor protonauroras er så almindelige, og hvordan de kan bruges til at spore vandtab. I den sydlige sommer på Mars er planeten også tæt på solen i sin bane, og der kan forekomme enorme støvstorme. Sommeropvarmning og støvet aktivitet ser ud til at udløse protonaurorerne, hvilket får vanddamp til at stige højt op i atmosfæren. Solens ultraviolette lys nedbryder vand i dets bestanddele, hydrogen og ilt. Let brint er løst bundet af Mars tyngdekraft og styrker brintkoronaen omkring Mars, hvilket øger tabet af brint i rummet. Mere brint i coronaen gør interaktioner med protonerne i solvinden mere almindelige, hvilket skaber en hyppigere og lysere protonglød.

"Alle de betingelser, der er nødvendige for at skabe en Mars -proton -aurora (såsom solvindprotoner, en udvidet brintatmosfære og fraværet af et globalt dipolmagnetfelt) er mere tilgængelige på Mars end dem, der er nødvendige for at skabe andre typer af aurora," Hughes sagde. "Desuden betyder koblingen mellem MAVEN -observationer, at protonurora faktisk kan bruges til det, der sker i brintcoronaen omkring Mars og dermed midlertidigt øge atmosfæriske emissioner og vandtab."

Anbefalede: