Marte își dezvăluie secretul nocturn: descoperirea strălucirii sale magice verzi

ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA a detectat o strălucire verde în atmosfera marțiană, oferind date importante despre procesele atmosferice și iluminarea potențială pentru viitoarele misiuni pe Marte. Acest fenomen, care este diferit de aurora boreală, reprezintă un progres major în înțelegerea noastră a fenomenelor naturale. Marte.

Când viitorii astronauți vor explora regiunile polare ale lui Marte, ei vor vedea o strălucire verde luminând cerul nopții. Pentru prima dată, o strălucire vizibilă a nopții a fost detectată în atmosfera marțiană de misiunea ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) a Agenției Spațiale Europene.

Sub un cer senin, strălucirea poate fi suficient de strălucitoare pentru ca oamenii să vadă și pentru ca robii să navigheze în nopțile întunecate. Se observă și strălucirea nopții pe Pământ. Pe Marte, acest lucru era de așteptat, dar nu a fost niciodată observat în lumină vizibilă până acum.

Lumină de noapte pe Marte

Lumina nocturnă atmosferică apare atunci când doi atomi de oxigen se combină pentru a forma o moleculă de oxigen, la aproximativ 50 de kilometri (~30 mile) deasupra suprafeței planetei.

Atomii de oxigen au fost într-o călătorie: se formează pe partea de zi a lui Marte, când lumina soarelui dă energie moleculelor de dioxid de carbon, făcându-le să se scindeze în bucăți. Când atomii de oxigen migrează spre partea de noapte și nu mai excită Soarele, ei se regrupează și emit lumină la altitudini mai mici.

Această animație descrie procesul despre care se crede că este responsabil pentru strălucirea nocturnă a lui Marte. Atunci când sunt expuse la radiația ultravioletă solară peste o altitudine de 70 km, moleculele de dioxid de carbon – componenta principală a atmosferei marțiane – se împart în monoxid de carbon și atomi de oxigen. Acești atomi de oxigen (reprezentați ca bile roșii) sunt transportați de celula gigantică Hadley, care are o ramură ascendentă peste polul de zi și o ramură descendentă peste polul de iarnă, situată în emisfera nopții. Atomii de oxigen se recombină pentru a forma oxigen molecular în ramura descendentă a celulei Hadley, la o altitudine de 30-50 km, și emit radiații infraroșii. Credit: Agenția Spațială Europeană

„Această emisie rezultă din recombinarea atomilor de oxigen care s-au format în atmosfera de vară și transportați de vânturi la latitudini mari de iarnă, la altitudini cuprinse între 40 și 60 de kilometri în atmosfera marțiană”, explică Laurieann Soret, cercetător de la Atmospheric and Laboratorul Planetar. Fizică de la Universitatea din Liège din Belgia și parte a echipei care a publicat descoperirea în Astronomia naturii.

Iluminarea de la o strălucire a nopții poate fi suficient de strălucitoare pentru a lumina drumul din față și pentru a vedea strălucirea la fel de strălucitoare ca norii luminați de lună de pe Pământ.

„Aceste observații sunt neașteptate și interesante pentru viitoarele misiuni pe Planeta Roșie”, spune Jean-Claude Girard, autorul principal al noului studiu și om de știință planetar la Universitatea din Liège.

Lumina aerului apare în atmosfera Pământului atunci când lumina soarelui interacționează cu atomii și moleculele din atmosferă. În această imagine, realizată de astronauți la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS) în 2011, o bandă verde de strălucire de oxigen apare deasupra curbei Pământului. La suprafață apar părți din Africa de Nord, unde luminile de seară strălucesc de-a lungul râului Nil și al deltei sale. Credit: NASA

Urmați poteca verde strălucitoare

A stârnit interesul echipei științifice internaționale A Descoperire anterioară Acestea au fost realizate folosind Mars Express, care a observat strălucirea nopții la lungimi de undă infraroșii în urmă cu un deceniu. Sonda spațială Trace Gas Orbiter a continuat să detecteze atomi de oxigen verzi strălucitori deasupra zilei lui Marte în 2020, prima dată când o astfel de emisie de strălucire de zi a fost văzută în jurul unei alte planete decât Pământul.

Acești atomi călătoresc, de asemenea, spre partea nopții și apoi reasamblați la o altitudine mai mică, creând strălucirea nocturnă vizibilă descoperită în noile cercetări publicate astăzi.

Impresia artistică a Agenției Spațiale Europene Exomars Urmăriți orbita gazului Detectarea strălucirii verzi a oxigenului din atmosfera marțiană. Această emisie, observată pe partea de zi a lui Marte, este similară cu strălucirea nopții văzută în jurul atmosferei Pământului din spațiu. Credit: Agenția Spațială Europeană

Orbitând în jurul Planetei Roșii la o altitudine de 400 de kilometri, TGO a reușit să observe partea de noapte a lui Marte prin canalul ultraviolet-vizibil al vehiculului său. Instrument nomad. Instrumentul acoperă o gamă spectrală de la aproape ultravioletă la lumină roșie și a fost îndreptat spre marginea planetei roșii pentru a observa mai bine atmosfera superioară.

Experimentul NOMAD este condus de Institutul Regal Belgian pentru Astronautică și lucrează cu echipe din Spania (IAA-CSIC), Italia (INAF-IAPS) și Regatul Unit (Open University), printre altele.

Valoare stiintifica

Strălucirea nopții servește ca un trasor al proceselor atmosferice. Poate oferi o mulțime de informații despre compoziția și dinamica unei regiuni a atmosferei care este greu de măsurat, precum și despre densitatea oxigenului. De asemenea, poate dezvălui modul în care energia este depusă de lumina soarelui și vântul solar – fluxul de particule încărcate care emană din steaua noastră.

O fotografie din spațiu a Căii Lactee și Pământ împreună în afara Stației Spațiale Internaționale. Galaxia Calea Lactee se extinde sub curba limbului Pământului în scenă, care înregistrează, de asemenea, o strălucire slabă a aerului verde. Bulbul central al galaxiei apare cu câmpuri stelare tăiate de fante întunecate de praf interstelar. Fotografia a fost făcută de astronautul NASA Scott Kelly în 2015, în timpul misiunii sale de un an în spațiu. Credit imagine: NASA/Scott Kelly

Înțelegerea proprietăților atmosferei marțiane nu este doar interesantă din punct de vedere științific, ci și esențială pentru misiunile pe suprafața Planetei Roșii. De exemplu, densitatea atmosferei afectează direct forța experimentată de sateliții care orbitează Marte și de parașutele folosite pentru a livra sonde pe suprafața marțiană.

Strălucire de noapte vs aurora

Lumina nopții este observată și pe Pământ, dar nu trebuie confundată cu aurora boreală. Aurora boreala este doar un mod în care atmosfera planetară este iluminată.

Se produce aurora boreala, Pe Marte Ca și pe Pământ, când electronii energetici de la Soare lovesc atmosfera superioară. Ele variază în spațiu și timp, în timp ce lumina de noapte este mai uniformă. Atât strălucirea nocturnă, cât și aurora boreală pot prezenta o gamă largă de culori, în funcție de gazele atmosferice care sunt cele mai abundente la diferite altitudini.

Strălucirea verzi a nopții de pe planeta noastră este destul de slabă, așa că este cel mai bine văzută privind dintr-o perspectivă „de margine” – așa cum se arată în Multe fotografii uimitoare Luat de astronauți Statia Spatiala Internationala.

Time lapse video de Agenția Spațială Europeană Fotografia a fost făcută cu astronautul Tim Peake în timpul misiunii Principia de șase luni pe Stația Spațială Internațională. Astronautul britanic a comentat acest timelapse: „Vedere ISS a „aurorei în creștere” – vedeți cei doi sateliți la sfârșit? Un videoclip Timelapse creat din imagini realizate la interval de o secundă, redat de 25 de ori mai repede. Credit :Agenția Spațială Europeană/NASA

Referință: „Mars Observation O₂ „Strălucirea nocturnă vizibilă de către spectrograful NOMAD de la bordul Orbiterului de gaze” de J.-C. Girard, L. Surette, I.R. Thomas, P. Ristic, Y. Willam, C. Debussy, A.C. Vandel, F. Dearden, B. Hubert, J.P. Mason, M.R. Patel și M.A. Lopez Valverde, 9 noiembrie 2023, Astronomia naturii.
doi: 10.1038/s41550-023-02104-8