Спектральное распределение света, излучаемого в полярных регионах Марса в зимние периоды (черным цветом). Фиолетовая кривая соответствует эквивалентному излучению молекулярного кислорода в ночной атмосфере Венеры. Кредит: ЕКА
Научная группа под руководством исследователей из Лаборатории планетарной и атмосферной физики (LPAP) Льежского университета (БЭ) только что впервые наблюдала огни в ночном небе над Марсом с помощью прибора UVIS-NOMAD на борту космического корабля. Спутник Trace Gas Orbiter (TGO) Европейского космического агентства (ЕКА).
Этот прибор является частью набора спектрометров NOMAD, разработанного в Королевском институте космической аэрономии в Уккле, а также протестированного и откалиброванного в Космическом центре Льежа. Он был выведен на круговую марсианскую орбиту на высоте 400 км в 2008 году.
Первоначально разработанный для картирования озонового слоя, окружающего планету, в ультрафиолетовом диапазоне, UVIS-NOMAD охватывает спектральный диапазон, простирающийся от ближнего ультрафиолета до красного. Для этого прибор обычно ориентируют к центру планеты и наблюдают солнечный свет, отраженный поверхностью и атмосферой планеты.
«По предложению нашей лаборатории инструмент был ориентирован на край планеты, чтобы наблюдать за ее атмосферой с края», — объясняет Жан-Клод Жерар, планетолог из Ульежа. «Еще в 2020 году мы уже смогли обнаружить присутствие зеленого излучения на высоте от 40 до 150 км, присутствующего в марсианские сутки. Это произошло из-за диссоциации молекулы CO2, основного компонента атмосферы, ультрафиолетовое солнечное излучение».
Долгий путь атомов кислорода
Спутник TGO, наблюдая за атмосферой ночью, только что обнаружил новое излучение на высоте от 40 до 70 км.
«Эта эмиссия обусловлена рекомбинацией атомов кислорода, созданных в летней атмосфере и переносимых ветрами в высокие зимние широты», — объясняет Лориан Сорет, исследователь из LPAP. «Там атомы рекомбинируются при контакте с CO2, превращая молекулу O2 в возбужденное состояние, которое расслабляется и излучает свет в видимом диапазоне».
Это световое излучение концентрируется в полярных регионах на севере и юге, где атомы кислорода сходятся на нисходящей ветви гигантской траектории из противоположного полушария. Интенсивность излучения высокая, в видимом диапазоне. Кажется, что этот процесс меняется на обратный каждые половину марсианского года, и тогда светимость меняет полушария.
Аналогичное излучение было проанализировано на Венере той же командой, используя изображения со спутника Venus Express. На Венере атомы перемещаются от освещенной Солнца стороны к темной стороне, где они излучают такое же свечение, как и на Марсе.
Исследователи LPAP сыграли ключевую роль в этих наблюдениях. Выделив наличие слоя зеленого света, окружающего планету с дневной стороны, они определили ночное излучение.
«Исследование будет продолжено во время миссии TGO и предоставит нам ценную информацию о динамике верхней атмосферы Марса и ее изменениях в течение марсианского года», — продолжает Лориан Сорет. «Мы заметили, что еще одно ультрафиолетовое излучение, вызванное молекулой оксида азота (NO), также наблюдается UVIS в тех же регионах. Сравнение двух излучений позволит нам уточнить диагноз и определить вовлеченные процессы».
Молекула NO также излучает свет при рекомбинации атомов кислорода и азота. Как и излучение молекулы О2, атомы образуются под действием солнечного света, переносятся ветрами в другое полушарие и рекомбинируются при движении вниз в полярных областях.
«Эти новые наблюдения неожиданны и интересны для будущих путешествий на Красную планету», — говорит Жан-Клод Жерар. «Интенсивность ночного свечения в полярных регионах такова, что простые и относительно недорогие инструменты на марсианской орбите могли бы отображать и контролировать атмосферные потоки. Будущая миссия ЕКА могла бы нести камеру для глобальных изображений. Кроме того, излучение достаточно интенсивно, чтобы быть наблюдаемым во время полярной ночи будущими астронавтами на орбите или с марсианской земли».
Бенуа Юбер, исследователь из LPAP, заключает: «Дистанционное зондирование этих выбросов является отличным инструментом для исследования состава и динамики верхней атмосферы Марса на расстоянии от 40 до 80 км. Этот регион недоступен для прямых методов измерения состава с помощью спутников».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Информация от: Льежским университетом
