На Марсе впервые зафиксировали видимое полярное сияние: как оно возникло

Оптическое явление полярного сияния является настолько красивым природным феноменом, что некоторые люди путешествуют в северные и южные регионы, чтобы увидеть его собственными глазами. Но недавно ученые зафиксировали видимое человеческим глазом полярное сияние в совершенно неожиданном месте – на планете Марс.

Видео дня

Как пишет издание Science Alert, 18 марта 2024 года, ночное небо над кратером Езеро стало тусклым и приобрело характерный зеленый цвет. Этот удивительный момент зафиксировал марсоход Perseverance. То, что он записал, открывает новые методы изучения Марса. Хотя известно, что на Марсе происходят полярные сияния разных видов, другие, которые удалось зафиксировать исследователям, вспыхивали в невидимых оттенках ультрафиолета.

"Полярные сияния – это видимые проявления того, как наше Солнце влияет на планеты. Подтверждение того, что видимые полярные сияния на Марсе существуют, открывает новые, надеюсь, более простые и дешевые способы изучения этих процессов", – пояснила ScienceAlert физик Элис Райт Кнутсен из Университета Осло.

Она также пояснила, что исследователи пока сообщили о первом обнаружении зеленого свечения над Марсом. "Но наблюдения за полярными сияниями могут многое рассказать нам о том, как частицы Солнца взаимодействуют с магнитосферой и верхней атмосферой Марса", – добавила Кнутсен.

Каждая планета в Солнечной системе имеет собственный тип полярных сияний, но полярные сияния на Марсе – это нечто действительно интересное. Полярные сияния являются результатом энергетического взаимодействия между внепланетными и планетарными частицами (обычно атмосферными, но не всегда), опосредованного магнитным полем. Частицы (обычно от Солнца, но не всегда) направляются полем к планете (обычно к полюсам, но не всегда), где они сталкиваются с другими материалами, выбивая электроны и создавая свечение в длинах волн, которые зависят от различных условий.

Атмосфера Марса очень тонкая, она составляет примерно 2 процента от плотности атмосферы Земли. Более того, красная планета имеет, в лучшем случае, неоднородное и слабое магнитное поле, которое висит только вокруг определенных локализованных областей, где намагниченные минералы в коре сохраняют остатки магнитного поля, которое когда-то было у Марса. Это совсем не похоже на знаменитый магнитосферный пузырь, защищающий Землю.

Тем не менее, этих локализованных участков магнитного поля достаточно для полярной активности. Когда солнечный ветер дует в правильном направлении, атмосфера возле этих магнитных участков светится на ультрафиолетовых длинах волн. Изучая эти ультрафиолетовые полярные сияния, Кнутсен и ее коллеги поняли, что в марсианской атмосфере есть нечто большее, чем мы можем видеть.

Человечество наблюдает полярные сияния на Марсе уже 20 лет, но все они были в ультрафиолетовых длинах волн. "В зависимости от того, на какой энергетический уровень возвращается электрон, мы получаем полярные сияния с различными длинами волн/цветами", – пояснила Кнутсен.

"Когда мы видим определенную длину волны, мы можем использовать квантовую механику, чтобы выяснить, разделяет ли этот переход верхнее состояние с любыми другими переходами. Если это так, то мы знаем, что полярные сияния на других длинах волн также должны присутствовать, даже если мы не наблюдаем их непосредственно. Таким образом, наблюдения за определенным УФ-излучением (на 297 нанометрах) от атомарного кислородного перехода привели нас к мысли, что излучение зеленого света также должно присутствовать", – поделилась она с изданием.

Вдохновленные тем, что они обнаружили, Кнутсен и ее коллеги решили попробовать зафиксировать на Марсе видимое человеческим глазом полярное сияние. Однако это было не совсем простым делом. Большинство приборов видимого света на Марсе предназначены для проведения наблюдений в течение дня, а не для поиска действительно слабого свечения в ночном небе.

Кроме того, полярные сияния на Марсе гораздо слабее, чем на Земле. Лучшее время, чтобы попытаться поймать их, – сразу после особенно мощной солнечной вспышки, такой как выброс корональной массы. Это означало, что ученым нужно будет действовать быстро.

Однако после выброса корональной массы 15 марта 2024 года все обстоятельства наконец сложились. Perseverance задействовал свои приборы, способные обнаружить свет, который искали исследователи, а у его руля оказалась команда ученых, готовых действовать, чтобы провести необходимые наблюдения.

Через несколько дней после того, как в результате огромного извержения миллиарды тонн заряженных частиц покинули Солнце, исследователи зафиксировали то, что искали: чрезмерный свет в ночном небе Марса на длине волны 557,7 нанометра – видимое свечение ионизированного кислорода.

"Зеленое полярное сияние на Марсе имеет такой же цвет, как и зеленое полярное сияние на Земле, но оно все равно выглядит совсем иначе", – сказала Кнутсен. "Мы привыкли видеть очень структурированные ленты с четкой формой. Однако зеленое полярное сияние на Марсе более или менее однородное. Все небо светится зеленым во всех направлениях, независимо от того, стоите ли вы на экваторе или ближе к полюсам", – пояснила она.

Это обнаружение было четвертой попыткой команды увидеть оптическое явление на Красной планете с помощью Perseverance. А значит, похоже, есть и другие факторы, влияющие на то, вызывают ли солнечные выбросы видимое полярное сияние на Марсе. Команда планирует попытаться зафиксировать больше таких событий, чтобы выяснить, как возникают полярные сияния на Марсе, и увидеть некоторые закономерности, которые могут возникнуть.

Ранее OBOZ.UA рассказывал, какие новые доказательства существования на Марсе океана нашли недавно ученые.

Подписывайтесь на каналы OBOZ.UA в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.