Tia sáng trên sao Hỏa tỏa ra ánh sáng về biến đổi khí hậu

Tia sáng trên sao Hỏa tỏa ra ánh sáng về biến đổi khí hậu
Tia sáng trên sao Hỏa tỏa ra ánh sáng về biến đổi khí hậu
Anonim

Theo kết quả nhiệm vụ mới, cực quang sao Hỏa, lần đầu tiên được xác định bởi một tàu vũ trụ của NASA vào năm 2016, thực sự là dạng cực quang phổ biến nhất được tìm thấy trên Hành tinh Đỏ.

Trên Trái đất, cực quang thường được coi là biểu hiện sáng của ánh sáng trên bầu trời đêm gần các vùng cực, nơi chúng được gọi là cực quang borealis và đèn phương nam. Cực quang proton trên sao Hỏa xảy ra vào ban ngày và phát ra bức xạ cực tím, do đó mắt người không nhìn thấy được, nhưng có thể được phát hiện bằng cách sử dụng thiết bị đo phổ tia cực tím hình ảnh (IUVS) trên tàu vũ trụ MAVEN.

Nhiệm vụ của MAVEN là khám phá cách Hành tinh Đỏ mất phần lớn khí quyển và nước, thay đổi khí hậu của nó từ khí hậu có thể hỗ trợ sự sống sang khí hậu lạnh, khô và khắc nghiệt. Vì cực quang proton được tạo ra gián tiếp bởi hydro lấy từ nước trên sao Hỏa đang trong quá trình rò rỉ ra ngoài không gian, nên cực quang này có thể được sử dụng để theo dõi sự mất nước đang diễn ra ở sao Hỏa.

Tác giả chính Andrea Hughes thuộc Đại học Hàng không Embry-Riddle, Florida cho biết: “Trong một nghiên cứu mới sử dụng dữ liệu MAVEN / IUVS từ nhiều năm trên sao Hỏa, nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng các giai đoạn phát xạ khí quyển tăng lên tương ứng với cường độ cực quang proton tăng lên. “Có lẽ một ngày nào đó, khi việc du hành giữa các hành tinh trở nên phổ biến, những du khách đến sao Hỏa vào mùa hè phía nam sẽ được xếp hàng ghế đầu để xem ánh sáng proton của sao Hỏa nhảy múa hùng vĩ trên khắp hành tinh ban ngày (tất nhiên là sử dụng kính nhạy cảm với tia UV) … Du khách sẽ được tận mắt chứng kiến những chặng cuối cùng của sao Hỏa, nơi đang mất dần phần nước còn lại.

Các hiện tượng khác nhau làm phát sinh các loại cực quang khác nhau. Tất cả các cực quang trên Trái đất và sao Hỏa đều được cung cấp năng lượng từ hoạt động của mặt trời, có thể là vụ nổ của các hạt tốc độ cao được gọi là bão mặt trời, phun trào khí và từ trường được gọi là phóng khối lượng đăng quang, hoặc gió mặt trời liên tục thổi qua không gian ở khoảng một triệu dặm trong giờ. Ví dụ, các ánh sáng phía bắc và phía nam trên Trái đất xảy ra khi hoạt động mặt trời cường độ cao phá vỡ từ quyển của Trái đất, buộc các electron tốc độ cao đập vào các hạt khí trong tầng thượng khí quyển của Trái đất vào ban đêm và khiến chúng phát sáng. Các quá trình tương tự làm phát sinh các cực quang rời rạc và khuếch tán trên sao Hỏa, hai loại cực quang được quan sát trước đây ở phía đêm sao Hỏa.

Cực quang proton được hình thành khi các proton của gió mặt trời (là các nguyên tử hydro bị tước bỏ các electron bằng cách đốt nóng dữ dội) tương tác với tầng khí quyển phía trên ở phía ban ngày của Sao Hỏa. Khi họ đến gần sao Hỏa, các proton từ gió mặt trời biến thành các nguyên tử trung hòa, đánh cắp các điện tử từ các nguyên tử hydro ở rìa ngoài của vầng hào quang hydro trên sao Hỏa, đám mây hydro khổng lồ bao quanh hành tinh. Khi các nguyên tử tới với tốc độ cao đi vào bầu khí quyển, một phần năng lượng của chúng được phát ra dưới dạng ánh sáng cực tím.

Khi nhóm MAVEN lần đầu tiên nhìn thấy bức xạ proton, họ nghĩ rằng đó là một hiện tượng bất thường. Mike Chaffin, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Không gian và Khí quyển (LASP) của Đại học Colorado, cho biết: “Ban đầu, chúng tôi nghĩ rằng những sự kiện này khá hiếm vì chúng tôi không xem xét đúng thời điểm và địa điểm.. "Nhưng khi kiểm tra kỹ hơn, chúng tôi nhận thấy rằng cực quang proton phổ biến hơn nhiều trong các quan sát ban ngày ở phía nam vào mùa hè so với dự kiến ban đầu của chúng tôi."

Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy cực quang proton trong khoảng 14% các quan sát ban ngày, tăng hơn 80% các trường hợp khi chỉ xem xét các quan sát ban ngày vào mùa hè ở phía nam. Nick Schneider, đồng tác giả và trưởng nhóm của IUVS tại LASP, cho biết: “Để so sánh, IUVS đã phát hiện ra các cực quang khuếch tán trên sao Hỏa trong một vài phần trăm hình học thuận lợi và các cực quang rời rạc thậm chí còn hiếm hơn”.

Hình ảnh về bức xạ proton của sao Hỏa. Máy quang phổ tử ngoại MAVEN quan sát bầu khí quyển của sao Hỏa, ghi lại hình ảnh đồng thời cực quang trung hòa hydro và proton (trái). Các quan sát trong điều kiện bình thường cho thấy sự hiện diện của hydro trên đĩa và trong bầu khí quyển mở rộng của hành tinh từ một điểm thuận lợi ở phía đêm (giữa). Bức xạ proton được coi là sự làm sáng đáng kể trên đĩa (bên phải); Bằng cách trừ đi phần đóng góp của hydro trung tính, sự phân bố cực quang proton được tìm thấy khi nó đạt cực đại độ sáng ở vùng lân cận gần đĩa Sao Hỏa.

Tương quan với mùa hè phía nam đã làm rõ tại sao cực quang proton lại phổ biến như vậy và cách chúng có thể được sử dụng để theo dõi lượng nước mất đi. Trong mùa hè phía nam trên sao Hỏa, hành tinh này cũng ở gần Mặt trời trên quỹ đạo của nó, và có thể xảy ra những cơn bão bụi lớn. Sự ấm lên vào mùa hè và hoạt động bụi bặm xuất hiện để kích hoạt cực quang proton, khiến hơi nước bốc lên cao trong khí quyển. Tia cực tím của mặt trời phân hủy nước thành các thành phần của nó, hydro và oxy. Hydro nhẹ liên kết lỏng lẻo với lực hấp dẫn của Sao Hỏa và tăng cường vầng hào quang hydro xung quanh Sao Hỏa, làm tăng sự mất hydro vào không gian. Nhiều hydro hơn trong hào quang làm cho tương tác với các proton trong gió Mặt trời trở nên phổ biến hơn, tạo ra sự phát sáng thường xuyên hơn và sáng hơn của proton.

"Tất cả các điều kiện cần thiết để tạo ra cực quang proton trên sao Hỏa (chẳng hạn như proton gió mặt trời, bầu khí quyển hydro mở rộng và sự vắng mặt của từ trường lưỡng cực toàn cầu) đều có sẵn trên sao Hỏa so với những điều kiện cần thiết để tạo ra các loại cực quang khác", Hughes nói. "Ngoài ra, mối liên hệ giữa các quan sát MAVEN có nghĩa là cực quang proton thực sự có thể được sử dụng cho những gì xảy ra trong vầng hào quang hydro xung quanh sao Hỏa và do đó tạm thời làm tăng lượng khí thải và thất thoát nước trong khí quyển."

Đề xuất: