Orbiter ESA ExoMars Trace Gas Orbiter zachytil zelenú nočnú žiaru v atmosfére Marsu, ktorá poskytuje dôležité údaje o atmosférických procesoch a potenciálnom osvetlení pre budúce misie na Mars. Tento jav, ktorý sa líši od polárnej žiary, predstavuje veľký pokrok v našom chápaní prírodných javov Mars.

Keď budúci astronauti preskúmajú polárne oblasti Marsu, uvidia zelenú žiaru osvetľujúcu nočnú oblohu. Misia ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) Európskej vesmírnej agentúry po prvý raz zaznamenala viditeľnú nočnú žiaru v atmosfére Marsu.

Pod jasnou oblohou môže byť žiara dostatočne jasná na to, aby ju ľudia videli a aby sa rovery mohli pohybovať v tmavých nociach. Pozoruje sa aj nočná žiara na Zemi. Na Marse sa to očakávalo, ale doteraz to nebolo nikdy pozorované vo viditeľnom svetle.

Nočné svetlo na Marse

Atmosférická nočná žiara nastáva, keď sa dva atómy kyslíka spoja a vytvoria molekulu kyslíka, asi 50 kilometrov (~30 míľ) nad povrchom planéty.

Atómy kyslíka boli na ceste: Tvoria sa na dennej strane Marsu, keď slnečné svetlo dodáva energiu molekulám oxidu uhličitého, čo spôsobuje, že sa rozpadajú na kúsky. Keď atómy kyslíka migrujú na nočnú stranu a prestanú vzrušovať Slnko, preskupia sa a vyžarujú svetlo v nižších nadmorských výškach.

Táto animácia zobrazuje proces, o ktorom sa predpokladá, že je zodpovedný za nočnú žiaru Marsu. Pri vystavení slnečnému ultrafialovému žiareniu nad nadmorskou výškou 70 km sa molekuly oxidu uhličitého – hlavná zložka atmosféry Marsu – rozštiepia na atómy oxidu uhoľnatého a kyslíka. Tieto atómy kyslíka (zobrazené ako červené gule) sú transportované obrovskou bunkou Hadley, ktorá má vzostupnú vetvu nad denným pólom a zostupnú vetvu nad zimným pólom, ktorá sa nachádza na nočnej pologuli. Atómy kyslíka sa rekombinujú za vzniku molekulárneho kyslíka v zostupnej vetve Hadleyho bunky, vo výške 30-50 km, a vyžarujú infračervené žiarenie. Poďakovanie: Európska vesmírna agentúra

„Táto emisia je výsledkom rekombinácie atómov kyslíka, ktoré vznikli v letnej atmosfére a boli vetrom transportované do vysokých zimných zemepisných šírok vo výškach od 40 do 60 kilometrov v atmosfére Marsu,“ vysvetľuje Laurieann Soret, výskumník z Atmospheric and Planetárne laboratórium. Fyzika z Univerzity v Liège v Belgicku a časť tímu, ktorý objav zverejnil v r Prírodná astronómia.

Osvetlenie z nočnej žiary môže byť dostatočne jasné na to, aby osvetlilo cestu vpred a videlo žiaru jasnú ako mesačné oblaky na Zemi.

„Tieto pozorovania sú neočakávané a zaujímavé pre budúce misie na Červenú planétu,“ hovorí Jean-Claude Girard, hlavný autor novej štúdie a planetárny vedec na Univerzite v Liège.

Airglow sa vyskytuje v zemskej atmosfére, keď slnečné svetlo interaguje s atómami a molekulami v atmosfére. Na tomto obrázku, ktorý urobili astronauti na palube Medzinárodnej vesmírnej stanice (ISS) v roku 2011, sa nad zemskou krivkou objavuje zelený pás kyslíkovej žiary. Na povrchu sa objavujú časti severnej Afriky, kde pozdĺž rieky Níl a jej delty svietia večerné svetlá. Poďakovanie: NASA

Nasledujte svietiacu zelenú cestu

Vzbudila záujem medzinárodného vedeckého tímu A Predchádzajúci objav Boli vyrobené pomocou Mars Express, ktorý pred desiatimi rokmi pozoroval nočnú žiaru na infračervených vlnových dĺžkach. Kozmická loď Trace Gas Orbiter pokračovala v detekcii žiariacich zelených atómov kyslíka nad dennou stranou Marsu v roku 2020, čo je prvýkrát, čo bola takáto emisia denného žiarenia pozorovaná okolo inej planéty ako Zem.

Tieto atómy tiež cestujú na nočnú stranu a potom sa znova zhromažďujú v nižšej nadmorskej výške, čím vytvárajú viditeľnú nočnú žiaru objavenú v novom výskume zverejnenom dnes.

Umelcov dojem z Európskej vesmírnej agentúry Exomars Sledujte obežnú dráhu plynu Detekcia zelenej žiary kyslíka v atmosfére Marsu. Táto emisia pozorovaná na dennej strane Marsu je podobná nočnej žiare pozorovanej okolo zemskej atmosféry z vesmíru. Poďakovanie: Európska vesmírna agentúra

Obiehajúc okolo Červenej planéty vo výške 400 kilometrov, TGO bol schopný pozorovať nočnú stranu Marsu cez ultrafialový kanál svojho vozidla. Nomádsky nástroj. Prístroj pokrýva spektrálny rozsah od blízkeho ultrafialového po červené svetlo a bol nasmerovaný smerom k okraju červenej planéty, aby bolo možné lepšie pozorovať hornú vrstvu atmosféry.

Experiment NOMAD vedie Kráľovský belgický inštitút pre astronautiku a spolupracuje okrem iného s tímami zo Španielska (IAA-CSIC), Talianska (INAF-IAPS) a Spojeného kráľovstva (Open University).

Vedecká hodnota

Nočná žiara slúži ako indikátor atmosférických procesov. Môže poskytnúť množstvo informácií o zložení a dynamike oblasti atmosféry, ktorú je ťažké merať, ako aj o hustote kyslíka. Môže tiež odhaliť, ako energiu ukladá slnečné svetlo a slnečný vietor – prúd nabitých častíc vyžarujúcich z našej hviezdy.

Záber z vesmíru Mliečnej dráhy a Zeme spolu mimo Medzinárodnej vesmírnej stanice. Galaxia Mliečna dráha sa na scéne rozprestiera pod krivkou zemskej končatiny, ktorá tiež zaznamenáva slabé zelené vzduchové žiarenie. Centrálna vydutina galaxie sa objavuje s hviezdnymi poľami prerezanými tmavými štrbinami medzihviezdneho prachu. Fotografiu urobil astronaut NASA Scott Kelly v roku 2015 počas svojej ročnej misie vo vesmíre. Obrazový kredit: NASA/Scott Kelly

Pochopenie vlastností marťanskej atmosféry je nielen vedecky zaujímavé, ale aj nevyhnutné pre misie na povrch Červenej planéty. Napríklad hustota atmosféry priamo ovplyvňuje odpor, ktorý zažívajú satelity obiehajúce okolo Marsu a padáky používané na vynášanie sond na povrch Marsu.

Nočná žiara vs polárna žiara

Nočnú žiaru možno pozorovať aj na Zemi, no netreba si ju zamieňať s polárnou žiarou. Polárna žiara je len jedným zo spôsobov, ako je osvetlená atmosféra planéty.

Vyrába sa polárna žiara, Na Marse Ako na Zemi, keď energetické elektróny zo Slnka dopadnú do hornej atmosféry. Líšia sa v priestore a čase, zatiaľ čo nočné svetlo je rovnomernejšie. Nočná žiara aj polárna žiara môžu vykazovať širokú škálu farieb v závislosti od toho, ktoré atmosférické plyny sú v rôznych nadmorských výškach najhojnejšie.

Zelená nočná žiara na našej planéte je dosť slabá, takže ju najlepšie vidieť pri pohľade z „okrajovej“ perspektívy – ako je znázornené na Veľa úžasných fotiek Odfotené astronautmi Medzinárodná vesmírna stanica.

Časozberné video od Európska vesmírna agentúra Fotografia vznikla na astronautovi Timovi Peakeovi počas jeho šesťmesačnej misie Principia na Medzinárodnej vesmírnej stanici. Britský astronaut sa k tomuto časozberu vyjadril: „Pohľad ISS na ‚auroru stúpajúcu‘ – vidíte dva satelity na konci? Časozberné video vytvorené zo snímok zhotovených v jednosekundových intervaloch sa prehrávalo 25-krát rýchlejšie. Poďakovanie: Európska vesmírna agentúra /NASA

Odkaz: „Pozorovanie Marsu O₂ „Nočná žiara viditeľná spektrografom NOMAD na palube sondy so stopovým plynom“ od J.-C. Girard, L. Surette, I. R. Thomas, P. Ristic, Y. Willam, C. Debez, A.C. Vandel, F. Dearden, B. Hubert, J. P. Mason, M. R. Patel a M. A. Lopez Valverde, 9. novembra 2023, Prírodná astronómia.
doi: 10.1038/s41550-023-02104-8