Nyfundet Martian aurora faktisk den mest almindelige; kaster lys over Mars skiftende klima

En type Mars nordlys først identificeret af NASAs MAVEN-rumfartøj i 2016 er faktisk den mest almindelige form for nordlys, der forekommer på den røde planet, ifølge nye resultater fra missionen. Aurora er kendt som en proton aurora og kan hjælpe forskere med at spore vandtab fra Mars atmosfære.

På jorden, aurora ses almindeligvis som farverige lysvisninger på nattehimlen nær polarområderne, hvor de også er kendt som nord- og sydlys. Imidlertid, protonauroraen på Mars sker i løbet af dagen og afgiver ultraviolet lys, så det er usynligt for det menneskelige øje, men kan påvises for Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS) instrumentet på MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutionN) rumfartøjet.

MAVENs mission er at undersøge, hvordan den røde planet mistede meget af sin atmosfære og vand, at forvandle sit klima fra et, der kunne have understøttet livet til et, der er koldt, tør, og ugæstfri. Da protonauroraen genereres indirekte af brint afledt af Mars-vand, der er i færd med at gå tabt til rummet, denne nordlys kan bruges til at spore igangværende vandtab fra Mars.

"I denne nye undersøgelse, der bruger MAVEN/IUVS-data fra flere Mars-år, holdet har fundet ud af, at perioder med øget atmosfærisk flugt svarer til stigninger i protonaurora-forekomst og intensitet, " sagde Andréa Hughes fra Embry-Riddle Aeronautical University i Daytona Beach, Florida. Hughes er hovedforfatter til et papir om denne forskning offentliggjort den 12. december i Journal of Geophysical Research : Rumfysik . "Måske en dag, når interplanetariske rejser bliver almindelige, rejsende, der ankommer til Mars i løbet af den sydlige sommer, vil have sæder på forreste række for at observere Mars proton aurora majestætisk danse hen over planetens dagside (mens de bærer ultraviolet-følsomme beskyttelsesbriller, selvfølgelig). Disse rejsende vil være vidne til de sidste stadier af Mars, der mister resten af ​​sit vand til rummet." Hughes præsenterer forskningen den 12. december ved American Geophysical Union-mødet i San Francisco.

Forskellige fænomener producerer forskellige slags nordlys. Imidlertid, alle nordlys på Jorden og Mars er drevet af solaktivitet, om det er eksplosioner af højhastighedspartikler kendt som solstorme, udbrud af gas og magnetiske felter kendt som koronale masseudstødninger, eller vindstød i solvinden, en strøm af elektrisk ledende gas, der blæser kontinuerligt ud i rummet med omkring en million miles i timen. For eksempel, nord- og sydlys på Jorden sker, når voldsom solaktivitet forstyrrer Jordens magnetosfære, forårsager højhastighedselektroner til at smække ind i gaspartikler i Jordens natlige øvre atmosfære og få dem til at lyse. Lignende processer genererer Mars' diskrete og diffuse nordlys – to typer nordlys, som tidligere blev observeret på Mars' natside.

Protonaurora dannes, når solvindprotoner (som er brintatomer, der er strippet for deres enlige elektroner af intens varme) interagerer med den øvre atmosfære på Mars' dagside. Når de nærmer sig Mars, protonerne, der kommer ind med solvinden, omdannes til neutrale atomer ved at stjæle elektroner fra brintatomer i yderkanten af ​​Mars brintkorona, en enorm sky af brint, der omgiver planeten. Når disse højhastigheds-atomer rammer atmosfæren, noget af deres energi udsendes som ultraviolet lys.

Da MAVEN-holdet først observerede protonnorden, de mente, det var en forholdsvis usædvanlig begivenhed. "Først vi troede, at disse begivenheder var ret sjældne, fordi vi ikke kiggede på de rigtige tidspunkter og steder, " sagde Mike Chaffin, forsker ved University of Colorado Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) og anden forfatter af undersøgelsen. "Men efter et nærmere kig, Vi fandt ud af, at proton-aurora forekommer langt oftere i dag-sydlige sommerobservationer, end vi oprindeligt forventede." Holdet har fundet proton-aurora i omkring 14 procent af deres observationer på dagen, hvilket stiger til mere end 80 procent af tiden, når kun dagside sydlige sommerobservationer tages i betragtning. "Til sammenligning, IUVS har detekteret diffus nordlys på Mars i nogle få procent af banerne med gunstig geometri, og diskrete nordlysdetektioner er endnu sjældnere i datasættet, " sagde Nick Schneider, medforfatter og leder af IUVS-teamet hos LASP.

Korrelationen med den sydlige sommer gav et fingerpeg om, hvorfor protonaurora er så almindelige, og hvordan de kunne bruges til at spore vandtab. I den sydlige sommer på Mars, planeten er også tættest på Solen i dens kredsløb, og der kan opstå store støvstorme. Sommeropvarmning og støvaktivitet ser ud til at forårsage protonauroras ved at tvinge vanddamp højt op i atmosfæren. Solens ekstreme ultraviolette lys bryder vandet i dets komponenter, brint og oxygen. Den lette brint er svagt bundet af Mars' tyngdekraft og forstærker brintkoronaen omkring Mars, øget brinttab til rummet. Mere brint i koronaen gør interaktioner med sol-vind-protoner mere almindelige, gør proton aurora hyppigere og lysere.

"Alle de nødvendige betingelser for at skabe Mars proton aurora (f.eks. solvindprotoner, en udvidet brintatmosfære, og fraværet af et globalt dipolmagnetfelt) er mere almindeligt tilgængelige på Mars end dem, der er nødvendige for at skabe andre typer nordlys, sagde Hughes. sammenhængen mellem MAVENs observationer af øget atmosfærisk flugt og stigninger i proton nordlys frekvens og intensitet betyder, at proton nordlys faktisk kan bruges som en proxy for, hvad der sker i brintkoronaen omkring Mars, og derfor, en proxy for tider med øget atmosfærisk flugt og vandtab."