Våra ögon kan inte se dem, men Martian auroras är där och vanligare än vi en gång trodde. Martianurororna upptäcktes först 2016 av NASA: s MAVEN-rymdskepp. Några nya resultat utvidgar vår kunskap om dessa ovanliga ororor.
De flesta läsare av Space Magazine vet om jordens auroror och hur de skapas. När en kraftfull nog solvind slår på jordens magnetosfär blir partiklar (vanligtvis elektroner men ibland protoner) upphetsade och joniserar olika komponenter i atmosfären. Det avger varierande färger och ljusformer. Fenomenet skapar en rörlig, flyktig skärm som fängslar ögat. Auroror är vanligtvis begränsade till de nordliga och södra polära breddegraderna förutom när solvinden är mycket kraftfull.
Martianuroror är liknande och olika.
Martianuroror är alla protonurororas, och de förekommer under dagen. De avger bara ultraviolett ljus, vilket innebär att våra ögon är blinda för dem. Men ett instrument på rymdskeppet MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) kan se dem. Det kallas Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS.)
MAVEN undersöker den Martiska atmosfären. En av frågorna är mycket specifik: hur tappade den atmosfären? För att svara på att den observerar den övre atmosfären, jonosfären och hur Mars interagerar med solvinden. Som en del av sitt arbete upptäckte den Mars protonururor.
Marsprotonurororna och förlusten av Mars 'atmosfär och förmåga är kopplade. Mars omges av en vätekorona som kommer från planeten själv. När detta väte flyr ut från Mars skapar det vattenförlust. Det finns en korrelation mellan hastigheten och intensiteten hos Martianuroror och vattenförlust.
"Kanske en dag, när interplanetär resor blir vanligt ... resenärer kommer att bevittna första hand de sista stadierna av Mars som förlorar resten av sitt vatten till rymden."
Andréa Hughes, huvudförfattare, Embry-Riddle Aeronautical University
När solvinden från solen slår till Mars, är det egentligen bara protoner: väteatomer med deras elektron avrivna av intensiv värme. Protonen slår vätekorona, stjäl en elektron och blir en atom igen med en neutral laddning. Eftersom den nu är neutral, förbigår den bågschocken från Mars magnetosfär. Sedan smälter atomen in i Mars: s tunna atmosfär, kolliderar med gasmolekyler och avger ultraviolett ljus.
"I den här nya studien med MAVEN / IUVS-data från flera Marsår har teamet funnit att perioder med ökad atmosfärisk utrymning motsvarar ökningar i protonururora förekomst och intensitet," sa Andréa Hughes från Embry-Riddle Aeronautical University i Daytona Beach, Florida . Hughes är huvudförfattare till ett nytt papper med titeln "Proton Aurora on Mars: A Dayside Phenomenon Pervasive in Southern Summer." Det publicerades 12 december i Journal of Geophysical Research, Space Physics.
”Kanske en dag, när interplanetär resor blir vanligt, kommer resenärer som anländer till Mars under södra sommaren att ha framsäten för att observera Martian proton aurora som majestätiskt dansar över hela planeten (medan de bär på ultraviolettkänsliga glasögon, naturligtvis). Dessa resenärer kommer att bevittna första hand de sista stadierna av Mars som förlorar resten av sitt vatten till rymden, ”sade Hughes i ett pressmeddelande.
Första gången MAVEN upptäckte Martianurororna tyckte forskare att det var ett relativt sällsynt fenomen. Men nu har de hittat dessa UV-protonururor mycket oftare. "Först trodde vi att dessa händelser var ganska sällsynta eftersom vi inte tittade på rätt tider och platser," sa Mike Chaffin, forskare vid University of Colorado Boulders laboratorium för atmosfärs- och rymdfysik (LASP) och andra författare av studien.
"Men efter en närmare titt såg vi att protonururor förekommer mycket oftare i södra sommarobservationer på dagen än vi ursprungligen förväntade oss." Teamet har hittat protonururora i cirka 14 procent av sina observationer på dagen, vilket ökar till mer än 80 procent av tiden när endast södra sommarobservationer i dag beaktas. "Som jämförelse har IUVS upptäckt diffus aurora på Mars i några procent av banor med gynnsam geometri, och diskreta auroradetekteringar är sällsynta fortfarande i datasatsen," säger Nick Schneider, medförfattare och ledare för IUVS-teamet vid LASP.
Det faktum att dessa auroror är mer rikliga under sommaren, särskilt södra sommaren, fascinerade forskare. Det var en ledtråd om hur de kunde spåra Mars: s pågående vattenförlust. Mars är närmast solen under södra och sommaren, och får därför mer solvind. Sommaren kan också leda till enorma dammstormar, som inte bara skapar stora dammtorn upp till 80 kilometer höga utan också tvingar vattenånga högt ut i atmosfären.
Solar UV bryter isär vattenångan till väte och syre, och det ökade väte i Mars väte corona betyder att växelverkan mellan den och solpartiklar ökar, vilket skapar UV-auroror.
”Alla villkor som krävs för att skapa Martian proton aurora (t.ex., solvindprotoner, en utökad väteatmosfär och frånvaron av ett globalt dipolmagnetiskt fält) är oftare tillgängliga på Mars än de som behövs för att skapa andra typer av aurora, ”sade Hughes. ”Förbindelsen mellan MAVENs observationer av ökad atmosfärisk utrymme och ökningar i protonururafrekvens och intensitet innebär också att protonururor faktiskt kan användas som en fullmakt för vad som händer i vätekorona som omger Mars, och därför en proxy för tider med ökad atmosfärisk flykt och vattenförlust. ”
Mer:
- Pressmeddelande: Den nyfundna Martian Aurora Faktiskt den vanligaste; Kasta ljus på Mars: s förändrade klimat
- Forskningsdokument: Proton Aurora på Mars: A Dayside Phenomenon Pervasive in Southern Summer
- Rymdmagasin: När Martian Storms verkligen kommer igång, skapar de torn av damm 80 kilometer högt
- Forskningsabstrakt: Mars Express Observations of the Hydrogen Corona of Mars
