Обнаружили новое таинственное марсианское полярное сияние
Миссия Emirates Mars, первое межпланетное исследование, предпринятое арабской страной, сегодня выпустила потрясающие изображения загадочных дискретных полярных сияний Марса после серии революционных наблюдений, которые обещают новые ответы и новые вопросы о взаимодействии между атмосферой Марса, магнитные поля планеты и солнечный ветер. Наблюдения включают в себя невиданное ранее явление, названное командой EMM «извилистым дискретным полярным сиянием», огромным червеобразным полярным сиянием, которое простирается на половину Красной планеты. «Когда мы впервые сфотографировали дискретное полярное сияние Марса вскоре после прибытия зонда «Надежда» к Марсу в 2021 году, мы знали, что раскрыли новый потенциал для проведения наблюдений, которые ранее были невозможны в таком масштабе, и приняли решение уделять больше внимания этим полярным сияниям. " — сказала научный руководитель марсианской миссии Эмирейтс Хесса Аль Матруши. «Мы можем получить синоптические снимки атмосферы почти всего диска для изучения атмосферных явлений и взаимодействий. Это означает, что мы наблюдаем дискретные эффекты полярных сияний в массовом масштабе и так, как мы никогда не ожидали».
Извилистое дискретное полярное сияние состоит из длинных червеобразных полос эмиссии возбужденных электронов в верхних слоях атмосферы, простирающихся на многие тысячи километров от дневной до ночной стороны Марса. Эти наблюдения полярного сияния, сделанные во время, когда Марс испытывал эффект солнечной бури, что привело к более быстрому и турбулентному потоку электронов солнечного ветра, чем обычно, являются одними из самых ярких и обширных, которые когда-либо наблюдал Хоуп. Они включают вытянутые формы, которые могут быть вызваны такими же вытянутыми областями условий возбуждения электронов в хвосте магнитосферы. Межпланетное магнитное поле переносится солнечным ветром и обтекает Марс, объединяясь с магнетизмом марсианской коры, образуя хвост магнитосферы Марса, сложный массив магнитных полей на ночной стороне Марса.
Омран Шараф, директор проекта EMM, сказал: «Наличие дополнительной пропускной способности и доступных нам ресурсов означало, что мы могли быть авантюристичными и сосредоточиться на области дискретных полярных сияний больше, чем мы изначально планировали. Эта гибкость, безусловно, окупилась, поскольку мы теперь открылись. целые новые направления исследования этих преходящих и динамических явлений. Новая наука была основной целью миссии, и это, безусловно, новинка». Наблюдения, сделанные с помощью прибора Hope EMUS (The Emirates Mars Ultraviolet Spectrometer), охватывают диапазон длин волн от 90 до 180 нанометров. Обнаруженное на длине волны 130,4 нм УФ-излучение, полученное в ходе нового набора наблюдений, показывает, где энергичные электроны разбиваются на атомы и молекулы в верхних слоях атмосферы Марса, примерно в 130 км над поверхностью планеты. Эти электроны исходят от солнечного ветра и питаются электрическими полями в магнитосфере Марса.
Доктор Роб Лиллис, член команды EMUS в Калифорнийском университете в Беркли, сказал: «Извилистое дискретное полярное сияние стало шокирующим открытием, которое во многом заставило нас почесать затылок и вернуться к чертежной доске. У нас есть идеи, но нет убедительное объяснение того, почему мы наблюдаем интенсивное полярное сияние такой формы и в планетарных масштабах.Теперь у нас есть возможность пересмотреть предыдущие наблюдения Марса с помощью таких миссий, как MAVEN и Mars Express, чтобы найти сигнатуры, которые могли бы конкретизировать новые наблюдения Хоуп и возможно, помогите нам попытаться понять, что здесь происходит».
Электроны следуют за силовыми линиями магнитного поля, поэтому их пути в атмосферу определяются магнитными полями в этой среде. Новые наблюдения, сделанные Хоупом, включают «свернутые» линии поля, которые не соприкасаются с ночной атмосферой, «закрытые» линии поля, которые соединяются с корой с обоих концов, и «открытые» линии поля, которые соединяют кору с солнечным ветром. Эти «открытые» силовые линии направляют электроны в атмосферу иногда по замысловатой схеме, которая затем отражается в результирующем УФ-излучении, обнаруженном EMUS. Поскольку они ограничены в пространстве, эти выбросы известны как «дискретные полярные сияния». Наряду с полярными сияниями, определяемыми полем земной коры Марса, сложные формы столкновения возбужденных электронов, наблюдаемые Хоупом, открывают новые возможности для нашего понимания того, как сочетание планетарных и солнечных взаимодействий влияет на динамику атмосферы Марса.
Ранее вокруг Марса наблюдались три типа полярных сияний: диффузное полярное сияние наблюдается только во время интенсивных солнечных бурь, когда взаимодействия с частицами наивысшей энергии вызывают свечение атмосферы вокруг всей планеты. Напротив, дискретное полярное сияние сильно локализовано, и наблюдения, сделанные на сегодняшний день, по-видимому, подтверждают теорию о том, что оно напрямую связано с неоднородными магнитными полями, создаваемыми намагниченными минералами, внедренными в кору Марса. Оба этих полярных сияния наблюдаются на ночной стороне Марса, в то время как третий класс, протонное полярное сияние, был измерен на дневной стороне Марса и вызван взаимодействиями между солнечным ветром и водородом в экзосфере Марса.
Эти три типа полярного сияния были идентифицированы ранее, но четкие глобальные изображения дискретного полярного сияния были неуловимы до тех пор, пока зонд EMM не сделал новые наблюдения вскоре после его прибытия на Марс. Теперь повышенное внимание научной группы EMM к дискретным наблюдениям полярных сияний привело к наблюдениям этого нового явления извилистого дискретного полярного сияния. «С момента тех первых наблюдений дискретного полярного сияния мы продолжали наблюдать невероятные новые модели полярного сияния, которые открывают новое понимание взаимодействия заряженных частиц в марсианской атмосфере», — сказал Аль Матруши. «Здесь очень много новой информации для научной группы EMM».
Один из трех инструментов на борту Mars Hope Probe, основной научной целью EMUS является измерение содержания кислорода и окиси углерода в термосфере Марса, а также изменчивости содержания водорода и кислорода в экзосфере. Надежда движется по запланированной эллиптической научной орбите высотой 20 000–43 000 км с наклонением к Марсу 25 градусов. Зонд совершает один оборот вокруг планеты каждые 55 часов и собирает полную выборку планетарных данных каждые девять дней в течение своей двухлетней миссии по составлению карты динамики атмосферы Марса.
EMM и зонд «Надежда» являются кульминацией усилий по передаче знаний и разработке, начатых в 2006 году, в ходе которых инженеры Эмиратов работали с партнерами по всему миру над развитием возможностей проектирования, проектирования и производства космических кораблей ОАЭ. «Надежда» — полностью автономный космический корабль с тремя приборами для измерения атмосферы Марса. Космический корабль весом около 1350 кг и размером примерно с небольшой внедорожник был спроектирован и разработан инженерами MBRSC, работающими с академическими партнерами, включая LASP в Университете Колорадо, Боулдер; Университет штата Аризона и Калифорнийский университет в Беркли.
Миссия Emirates Mars изучает марсианскую атмосферу и взаимосвязь между верхним слоем и нижними областями и впервые предоставляет международному научному сообществу полный доступ к целостному представлению о марсианской атмосфере в разное время суток, через различные сезоны. Публикации научных данных происходят каждые три месяца, при этом информация предоставляется исследователям и энтузиастам во всем мире в свободном доступе. Историческое прибытие зонда «Надежда» на Красную планету совпало с годом празднования Золотого юбилея ОАЭ в 2021 году.
О марсианской миссии Эмиратов
Объявленная в июле 2014 года президентом ОАЭ Его Высочеством шейхом Халифой бен Заид Аль Нахайяном и Его Высочеством шейхом Мохаммедом бин Рашидом Аль Мактумом, вице-президентом и премьер-министром Объединенных Арабских Эмиратов и правителем Дубая, миссия Emirates Mars была разработана Космический центр Мохаммеда бин Рашида (MBRSC) совместно с его партнерами по передаче знаний и финансируется Космическим агентством ОАЭ. Задуманный, чтобы разрушить и ускорить развитие космического сектора Объединенных Арабских Эмиратов путем формирования научного сообщества и развития космического образования в стране, Зонд призван создать первую полную картину климата Марса в течение марсианского года. Зонд «Надежда» вышел на орбиту Марса в 2021 году, к 50-летию основания ОАЭ, которые 2 декабря 1971 года стали независимым государством.
