Что создает северное сияние на Марсе?

Есть три вещи, которые вам нужны, чтобы создать северное сияние на планете: 1) множество быстро движущихся заряженных субатомных частиц, таких как те, которые постоянно уносятся от солнца его солнечными ветрами; 2) магнитное поле, направляющее частицы вниз и фокусирующее их; и 3) атмосфера, полная забавных атомов и молекул, которые ярко светятся, когда сталкиваются с быстро движущейся заряженной субатомной частицей, проходящей через магнитное поле.

На Земле у нас есть все три вещи в избытке: северное сияние или северное сияние; или южное сияние южного сияния в другом полушарии — почти ежедневное явление, особенно когда солнце находится вблизи пика цикла своей магнитной активности.

Но Марс? На Марсе почти нет воздуха. В основном из углекислого газа, но даже тогда давление воздуха у поверхности составляет всего 0,6% от земного давления на уровне моря. Стоять на Марсе и дышать — это все равно, что пытаться дышать на высоте, в три раза превышающей высоту Эвереста на Земле.

Хуже того, у Марса нет глобального магнитного поля. Земля образована тепловым движением расплавленного железа в ее внешнем ядре, когда горячий материал поднимается, охлаждается, достигая мантии, а затем снова опускается. Марс также имеет расплавленное железное ядро, но это может быть не конвекция, поэтому глобального магнитного поля нет.

Однако, когда Марс был молод, его ядро ​​несло нагрузку, и у планеты было магнитное поле. Все, что осталось от него сейчас, – это прерывистое остаточное поле, захваченное в местах, где расплавленная порода извергалась, когда поле было еще сильным, и скала затвердела и сохранила отпечаток поля.

Однако, как ни странно, этого оказалось достаточно. На Марсе есть полярные сияния.

Теперь ученые узнали об этом больше. Используя данные миссии NASA Mars Atmosphere and Variable Evolution, или MAVEN, которая вращается вокруг красной планеты с 22 сентября 2014 года, они раскрыли некоторые секреты отдельных полярных сияний на Марсе, которые происходят в определенных регионах и, как правило, существуют. молодой [link to paper].

Ультрафиолетовый спектрометр Maven

В сентябре 2017 года ультрафиолетовый спектрометр MAVEN обнаружил диффузное полярное сияние над Марсом, возникшее во время солнечной бури. За день до бури (слева) ничего не было видно, но во время бури вдоль края планеты видно северное сияние (справа). Фото: NASA/GSFC/Унив. Колорадо

Известно, что дискретные полярные сияния имеют тенденцию формироваться вблизи этих областей с наиболее сильными остаточными магнитными полями, которые чаще всего встречаются в южном полушарии Марса. Однако Мавену удалось узнать больше. Он содержит прибор под названием Imaging Ultraviolet Spectrograph, или IUVS, который определяет излучение ультрафиолетового излучения, исходящего от Марса.

IUVS хорошо просматривает области с сильным остаточным полем и может видеть их достаточно часто, чтобы получить достойную статистику о том, как там генерируются полярные сияния в зависимости от влияния на них солнечного ветра.

Ученые обнаружили, что в регионах с относительно сильным полем наибольшее значение для получения полярных сияний имеет магнитное направление солнечного ветра. Это очень сложно, но заряженные частицы в солнечном ветре создают вокруг себя магнитное поле, и это поле может иметь определенную форму и направление. Ориентация влияет на то, насколько хорошо облако частиц взаимодействует с магнитным полем нашей Земли, и то же самое верно и для Марса; Они обнаружили, что только определенные направления поля солнечного ветра могут создавать отдельные полярные сияния.

Это не слишком удивительно, поскольку здесь происходит то же самое, но что удивительно, так это то, что сила полярного сияния и его яркость, по-видимому, не сильно зависят от так называемого динамического давления солнечного ветра. Это похоже на атмосферное давление, но зависит от того, насколько плотны частицы в ветре и как быстро они движутся — точно так же, как сильные ветры на Земле будут оказывать на вас большее давление и сильнее толкать вас.

Таким образом, даже если давление сильное, отдельные полярные сияния будут больше зависеть от направления магнитного поля в этих областях с более сильными магнитными полями.

Марсианский орбитальный аппарат НАСА MAVEN

Марсианский орбитальный аппарат НАСА MAVEN

Миссия НАСА Mars MAVEN вращается по эллиптической орбите вокруг Марса, наклоненной так, что она проходит примерно над полюсами планеты. В самой дальней точке он достигает орбиты Фобоса, самого глубокого из двух спутников Марса. Его самая низкая высота составляет всего 150 километров над поверхностью планеты и находится в пределах ее хрупкой атмосферы. Фото: NASA/CU/LASP

Странно и то, что за пределами этих областей есть еще области с более слабыми магнитными полями. Эти полярные сияния также могут генерироваться, но они больше зависят от давления ветра, чем от направления, в отличие от того, что происходит в сильных регионах. Мало того, большее давление ветра не делает полярные сияния ярче, кажется, их становится больше. Это не то, что происходит на Земле. Сильные ветры, как правило, делают северное сияние ярче.

Итак, почему все это важно? Во-первых, мы не совсем понимаем магнитное поле Марса. Он слаб по сравнению с Землей, и мы можем изучить его, только имея там космический корабль. Кроме того, мы мало знаем о древнем магнитном поле Марса, и это очень важно. Наше магнитное поле действует как барьер против солнечных ветров, которые в течение эонов могут разрушать нашу атмосферу, как песчаная пушка. Мы думаем, что именно это произошло на Марсе миллиарды лет назад, поэтому атмосфера сейчас такая разреженная. Его воздух был намного плотнее, и у нас есть множество свидетельств существования жидкой воды на Марсе в то время. Когда исчезла атмосфера, исчезла и вода, и Марс превратился из потенциально обитаемой планеты в холодную пустыню, которую мы видим сегодня.

Почему это случилось? Как подробно?

Каждая планета Солнечной системы находится в состоянии «сравнения и контраста» с нашей планетой. Узнав о том, как они работают, мы узнаем больше о нашем регионе. И когда планета Он может почти полностью потерять свою атмосферу, Да, это то, что я думаю, мы должны понять достаточно хорошо.

show_about_SURRREALESTATE_s1

show_about_SURRREALESTATE_s1

Leave a Comment