Ororas placering på Mars. Bildkredit: ESA Klicka för förstoring
Auroror som liknar jordens norrsken verkar vara vanliga på Mars, enligt fysiker vid University of California, Berkeley, som har analyserat sex års data från Mars Global Surveyor.
Upptäckten av hundratals auroror under de senaste sex åren är en överraskning eftersom Mars inte har det globala magnetfältet som på jorden är källan till aurora borealis och den antipodala aurora australis.
plot av de 13 000 auroralhändelserna på Mars
Enligt fysikerna beror inte aurororna på Mars på ett planetbrett magnetfält utan är istället förknippade med fläckar av starkt magnetfält i jordskorpan, främst på den södra halvklotet. Och de är antagligen inte lika färgglada, säger forskarna: De energiska elektronerna som interagerar med molekyler i atmosfären för att producera glöd genererar förmodligen bara ultraviolett ljus - inte jordens röda, gröna och blåa.
"Det faktum att vi ser ororor så ofta som vi gör är fantastiskt," sa UC Berkeley-fysikern David A. Brain, huvudförfattaren till ett papper om upptäckten som nyligen accepterades av tidskriften Geophysical Research Letters. "Upptäckten av auroror på Mars lär oss något om hur och varför de händer någon annanstans i solsystemet, inklusive på Jupiter, Saturn, Uranus och Neptun."
Brain och Jasper S. Halekas, båda assistentforskningsfysiker vid UC Berkeleys rymdvetenskapslaboratorium, tillsammans med sina kollegor från UC Berkeley, University of Michigan, NASAs Goddard Space Flight Center och University of Toulouse i Frankrike, rapporterade också sina resultat i ett affisch som presenterades fredag 9 december vid American Geophysical Union-mötet i San Francisco.
Förra året upptäckte det europeiska rymdskeppet Mars Express för första gången en blixt av ultraviolett ljus på nattsidan av Mars och ett internationellt team av astronomer identifierade det som en auroral blixt i 9 juni 2005, numret av Nature. Efter att ha hört av upptäckten vände UC Berkeley-forskare till data från Mars Global Surveyor för att se om ett UC Berkeley-instrumentpaket ombord - en magnetometer-elektronreflektometer - hade upptäckt andra bevis på auroror. Rymdskeppet har kretsat om Mars sedan september 1997 och sedan 1999 har kartläggning från en yta på 400 kilometer (250 mil) den Martiska ytan och Mars magnetfält. Den sitter i en polär bana som håller den alltid klockan 2 på nattens sida av planeten.
Inom en timme efter att de först studerade uppgifterna, upptäckte Brain och Halekas bevis på en auroral blixt - en topp i elektronens energispektrum identiskt med topparna i spektra av jordens atmosfär under en aurora. Sedan dess har de granskat mer än 6 miljoner inspelningar av elektronreflektionsmätaren och hittat mitt i uppgifterna cirka 13 000 signaler med en elektronstopp som indikerar en aurora. Enligt Brain kan detta representera hundratals aurorala händelser vid nätter som den blixt som Mars Express har sett.
När de två fysikerna fastställde varje observations läge sammanträffade aurororna exakt med marginalerna för de magnetiserade områdena på Marsytan. Samma team, ledat av medförfattare Mario H. Acu? A från NASA: s Goddard Space Flight Center och Robert Lin, UC Berkeley professor i fysik och chef för rymdvetenskapslaboratoriet, har omfattande kartlagt dessa ytmagnetiska fält med magnetometer / reflektionsmätare ombord Mars Global Surveyor. Precis som jordens auroror inträffar där magnetfältlinjerna dyker in i ytan vid norra och södra polerna, förekommer Mars 'auroror vid gränserna till magnetiserade områden där fältlinjerna böjs vertikalt in i jordskorpan.
Av de 13 000 aurorala observationerna hittills tycks de största sammanfalla med ökad solvindaktivitet.
"Blixten som Mars Express ser ut verkar vara i ljusa slutet av energier som är möjliga," sade Halekas. "Precis som på jorden tenderar rymdväder och solstormar att orororna blir ljusare och starkare."
Skildring av yttre magnetfält på Mars
Jordens auroror orsakas när laddade partiklar från solen smälter in i planetens skyddande magnetfält och, i stället för att tränga ner till marken, avleds längs fältlinjerna till polen, där de trattar ner och kolliderar med atomer i atmosfären för att skapa en oval ljus runt varje pol. Elektroner utgör en stor del av de laddade partiklarna, och auroral aktivitet är förknippad med en fysisk process som fortfarande inte förstås som påskyndar elektroner, vilket ger en tydlig topp i spektrumet av elektronenergier.
Processen på Mars är förmodligen likadan, sade Lin, genom att solvindpartiklar trattas runt till nattsidan av Mars där de interagerar med jordskorpefältlinjer. Det ultravioletta ljuset produceras när partiklarna träffar koldioxidmolekyler.
"Observationerna tyder på att någon accelerationsprocess inträffar som på jorden," sade han. "Något har tagit elektronerna och gett dem ett spark."
Vad det "något" är förblir ett mysterium, även om Lin och hans UC Berkeley-kollegor lutar sig mot en process som kallas magnetisk återanslutning, där magnetfältet som reser med solvindpartiklarna bryter och ansluter till skorpefältet. De återanslutande fältlinjerna kan vara det som slänger partiklarna till högre energier.
Ytmagnetiska fält, säger Brain, produceras av mycket magnetiserat berg som förekommer i lappar upp till 1 000 kilometer breda och 10 kilometer djupa. Dessa fläckar behåller antagligen magnetism kvar från när Mars hade ett globalt fält på ett sätt som liknar det som inträffar när en nål ströks med en magnet, vilket inducerar magnetisering som återstår även efter att magneten har dragits tillbaka. När Mars: s globala fält dog ut för miljarder år sedan kunde solvinden ta bort atmosfären. Endast de starka jordskorpefälten finns kvar för att skydda delar av ytan.
"Vi kallar dem minimagnetosfärer, eftersom de är tillräckligt starka för att stå av solvinden," sa Lin och noterade att fälten sträcker sig upp till 1 300 kilometer över ytan. Ändå är det starkaste magnetfältet i Martian 50 gånger svagare än fältet vid jordens yta. Det är svårt att förklara hur dessa fält klarar och kan påskynda solvinden tillräckligt effektivt för att generera en aurora, sade han.
Hjärna, Halekas, Lin och deras kollegor hoppas kunna gruva upp data från Mars Global Surveyor för mer information om aurororna och kanske gå med det europeiska teamet som driver Mars Express för att få kompletterande data om blixtar som kan lösa mysteriet om deras ursprung.
"Mars Global Surveyor designades för en livslängd på 685 dagar, men det har varit mycket värdefullt i mer än sex år nu, och vi får fortfarande fantastiska resultat," konstaterade Lin.
Arbetet stöds av NASA. Coauthors med Brain, Halekas, Lin och Acu? A är Laura M. Peticolas, Janet G. Luhmann, David L. Mitchell och Greg T. Delory från UC Berkeleys rumforskningslaboratorium; Steve W. Bougher från University of Michigan; och Henri R? me från Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements i Toulouse.
Originalkälla: UC Berkeley News Release
