Ученые обнаружили жуткий новый вид марсианского полярного сияния

У нас есть новое понимание удивительного марсианского явления благодаря совместной работе двух орбитальных космических зондов. Марсианская атмосфера и летучая эволюция НАСА (MAVEN) и зонд «Надежда» Объединенных Арабских Эмиратов объединили свои усилия для изучения ультрафиолетовых протонных полярных сияний, которые танцуют и светятся высоко в атмосфере Марса. Новое исследование показывает, что эти дневные явления не всегда рассеяны, невыразительны и равномерно распределены, но очень динамичны и изменчивы, содержат мелкомасштабных структур. 

«Наблюдения EMM (Emirates Mars Mission) показали, что полярное сияние было настолько широко распространено и дезорганизовано, что плазменная среда вокруг Марса, должно быть, была действительно нарушена до такой степени, что солнечный ветер был прямо влияние на верхние слои атмосферы везде, где мы наблюдали авроральное излучение,

— говорит планетолог Майк Чаффин из Университета Колорадо в Боулдере.

— Объединив наблюдения полярных сияний с помощью EMM с измерениями MAVEN плазменной среды полярных сияний, мы можем подтвердить эту гипотезу и определить, что то, что мы видели, было, по сути, картой того, где солнечный ветер обрушивался на планету».

Протонные полярные сияния — наиболее распространенные полярные сияния на красной планете — были впервые описаны в 2018 г., как видно из данных MAVEN. Они формируются очень похоже на то, как формируются полярные сияния на Земле; однако, поскольку Марс — совсем другой зверь, без внутренней магнитосферы, такой как у Земли, конечный результат уникален для Марса.

Самое близкое магнитное поле, которое красная планета действительно имеет к глобальному магнитному полю, — хлипкое. вызванное жужжанием заряженных частиц, замедляющихся при столкновении с атмосферой. Каким бы слабым он ни был, его обычно достаточно, чтобы отклонить многие высокоскоростные протоны и нейтроны, падающие с Солнца.

Протонные полярные сияния образуются, когда положительно заряженные протоны солнечного ветра сталкиваются с Марсом. водородная оболочка и ионизируется, похищая электроны у атомов водорода, чтобы стать нейтральными.

Этот обмен зарядами позволяет нейтральным частицам обходить головную ударную волну магнитного поля вокруг Марса, оседая в верхних слоях атмосферы и излучая ультрафиолетовый свет.

Считалось, что этот процесс надежно производил однородное полярное сияние на дневной стороне Марса. Новые наблюдения показывают обратное.

Вместо ожидаемого гладкого профиля данные зонда «Надежда» показывают, что иногда полярное сияние бывает пятнистым, что позволяет предположить, что во время формирования этих полярных сияний могут действовать неизвестные процессы. aurorae.

Именно здесь на сцену выходит MAVEN. Орбитальный аппарат НАСА оснащен полным набором плазменных инструментов для исследования солнечного ветра, магнитной среды и тепловых ионов в космосе вокруг Марса.

Он одновременно проводил измерения, пока Хоуп фотографировала странные полярные сияния, и объединял данные. позволил ученым восстановить причину этого.

«Изучив многочисленные наблюдения марсианской миссии Эмирейтс за неоднородными полярными сияниями, которые имеют разные формы и местоположения, и объединив эти изображения с измерениями плазмы, сделанными марсианской атмосферой НАСА. и миссии Volatile EvolutioN, мы пришли к выводу, что ряд процессов может создавать пятнистое полярное сияние»,

— пишут исследователи в своей статье.

«Это пятнистое полярное сияние в основном является результатом турбулентности плазмы, которая при некоторых обстоятельствах приводит к прямое осаждение солнечного ветра на всей марсианской дневной стороне».

Другими словами, редкое хаотическое взаимодействие между Марсом и солнечным ветром ответственно за пятнистое полярное сияние; хотя не совсем ясно, каково воздействие на марсианскую поверхность.

Однако возможно, что есть последствия для долгосрочной потери атмосферы и воды; без глобального магнитного поля Марс продолжает терять и то, и другое.

Интересно, что протонные полярные сияния — как гладкие, так и неоднородные — могут помочь нам понять по крайней мере одно из них, поскольку задействованный водород частично создается вода из марсианской атмосферы просачивается в космос.

«В будущем потребуется много данных и модельных исследований, — пишут исследователи, — чтобы выявить все последствия этих условий для эволюции атмосферы Марса».