|
Полярные сияния видимого света на Марсе
|
|
|
|
15 марта 2024 года, вблизи пика текущего солнечного цикла, на Солнце произошла солнечная вспышка и сопровождающий ее корональный выброс массы (CME) - мощный взрыв газа и магнитной энергии, который несет с собой большое количество частиц солнечной энергии. Эта солнечная активность привела к ошеломляющим полярным сияниям по всей Солнечной системе, в том числе и на Марсе, где марсоход НАСА "Персеверанс" вошел в историю, впервые обнаружив их с поверхности другой планеты.
|
|
|
|
"Это захватывающее открытие открывает новые возможности для исследований полярных сияний и подтверждает, что полярные сияния могут быть видны будущим астронавтам на поверхности Марса", - сказала Элиза Кнутсен, научный сотрудник Университета Осло в Норвегии и ведущий автор исследования Science Advances, в котором сообщалось об обнаружении.
|
|
Выбор правильного полярного сияния
|
|
|
|
На Земле полярные сияния образуются, когда солнечные частицы взаимодействуют с глобальным магнитным полем, направляя их к полюсам, где они сталкиваются с атмосферными газами и излучают свет. Наиболее распространенный цвет, зеленый, обусловлен возбуждением атомов кислорода, излучающих свет с длиной волны 557,7 нанометров. В течение многих лет ученые предполагали, что зеленые полярные сияния могут существовать и на Марсе, но предполагали, что они будут намного слабее и их будет труднее уловить, чем зеленые полярные сияния, которые мы видим на Земле.
|
|
|
|
|
|
|
Из-за отсутствия на красной планете глобального магнитного поля полярные сияния на Марсе отличаются от тех, что наблюдаются на Земле. Одно из них - полярные сияния с использованием солнечных энергетических частиц (SEP), которые были обнаружены миссией НАСА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) в 2014 году. Это происходит, когда сверхэнергичные частицы от Солнца попадают в атмосферу Марса, вызывая реакцию, которая заставляет атмосферу светиться по всему ночному небу.
|
|
|
|
В то время как MAVEN наблюдал полярные сияния SEP в ультрафиолетовом свете с орбиты, это явление никогда не наблюдалось в видимом свете с земли. Поскольку SEP обычно происходят во время солнечных бурь, которые усиливаются во время солнечного максимума, Кнутсен и ее команда нацелились на получение видимых изображений и спектров полярного сияния SEP с поверхности Марса на пике текущего солнечного цикла.
|
|
|
|
Координация идеального момента для съемки
|
|
|
|
С помощью моделирования Кнутсен и ее команда определили оптимальный угол обзора для спектрометра SuperCam и камеры Mastcam-Z марсохода Perseverance, чтобы успешно наблюдать полярное сияние SEP в видимом свете. При использовании этой стратегии наблюдения все зависело от времени и понимания CME.
|
|
|
|
"Хитрость заключалась в том, чтобы выбрать хороший CME, который бы ускорял и вводил много заряженных частиц в атмосферу Марса", - сказал Кнутсен.
|
|
|
|
Именно здесь появились команды из отдела анализа космической погоды НАСА "От Луны до Марса" (M2M) и Центра координируемого сообществом моделирования (CCMC), расположенных в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. Команда M2M предоставляет CCMC анализ солнечных извержений в режиме реального времени для проведения моделирования CME, чтобы определить, могут ли они повлиять на текущие миссии НАСА. Когда результаты моделирования указывают на потенциальное воздействие, команда отправляет предупреждение.
|
|
|
|
В Калифорнийском университете в Беркли космический физик Кристина Ли получила предупреждение из офиса M2M о предстоящем 15 марта 2024 года CME. Ли, член команды миссии MAVEN, которая отвечает за космическую погоду, определила, что к красной планете приближается заметная солнечная буря, которая может начаться через несколько дней. Она немедленно отправила уведомление о космической погоде на Марс для действующих в настоящее время миссий на Марсе.
|
|
|
|
"Это позволяет научным командам Perseverance и MAVEN предвидеть последствия межпланетных CME и связанных с ними SEP", - сказал Ли.
|
|
|
|
"Когда мы увидели силу этого явления, - сказал Кнутсен, - мы предположили, что оно может вызвать полярное сияние, достаточно яркое для обнаружения нашими приборами".
|
|
|
|
Несколько дней спустя CME столкнулся с Марсом, создав световое шоу, которое смог запечатлеть марсоход, показав, что полярное сияние было почти однородным по всему небу при длине волны излучения ровно 557,7 нм. Чтобы подтвердить присутствие SEP во время наблюдения полярного сияния, команда обратилась к прибору SEP MAVEN, который был дополнительно подтвержден данными миссии ESA (Европейское космическое агентство) Mars Express. Данные обеих миссий подтвердили, что команде марсохода удалось успешно увидеть это явление в очень сжатые сроки.
|
|
|
|
"Это был фантастический пример межмиссионной координации. Мы все быстро сработались, чтобы облегчить это наблюдение, и очень рады, что наконец-то получили представление о том, что астронавты смогут увидеть там в один прекрасный день", - сказал Шеннон Карри, главный исследователь MAVEN и научный сотрудник Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) в Университете Колорадо в Боулдере (CU Боулдер).
|
|
|
|
Будущее полярных сияний на Марсе
|
|
|
|
Координируя наблюдения Perseverance с измерениями с помощью прибора MAVEN SEP, команды смогли помочь друг другу определить, что наблюдаемое излучение длиной волны 557,7 нм исходит от частиц солнечной энергии. Поскольку это та же линия излучения, что и зеленое полярное сияние на Земле, вполне вероятно, что будущие марсианские астронавты смогут увидеть этот тип полярного сияния.
|
|
|
|
"Наблюдения полярных сияний в видимом свете, проведенные Perseverance, подтверждают новый способ изучения этих явлений, который дополняет то, что мы можем наблюдать с помощью наших марсианских орбитальных аппаратов", - сказала Кэти Стэк Морган, исполняющая обязанности научного сотрудника проекта Perseverance в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. "Лучшее понимание полярных сияний и условий вокруг Марса, которые приводят к их образованию, особенно важно, поскольку мы готовимся к безопасной отправке туда исследователей-людей".
|
|
|
|
Источник
|
