Первое видно-световое изображение зеленой Авроры на Марсе, оставленном, снятым настойчивой ровером НАСА. Сравнение изображения, справа, показывает ночное небо без Авроры, но с участием Марсианской Луны Деймос. Кредит: НАСА/JPL-CALTECH/ASU/MSSS/SSI
15 марта 2024 года, недалеко от пика текущего солнечного цикла, солнце дало солнечную вспышку и сопровождающий выброс корональной массы (CME), массивный взрыв газовой и магнитной энергии, который несет с собой большое количество солнечных энергетических частиц. Эта солнечная активность привела к потрясающим аурорам по всей солнечной системе, в том числе на Марсе, где настойчивость НАСА Марс Ровер вошла в историю, впервые обнаружив их с поверхности другой планеты.
«Это захватывающее открытие открывает новые возможности для ауроральных исследований и подтверждает, что Ауроры могут быть видны будущим астронавтам на поверхности Марса», — сказала Элиз Кнутсен, научный исследователь в Университете Осло в Норвегии и ведущий автор «Исследования научных достижений», в котором сообщалось об обнаружении.
Выбор правильной аувроры
На Земле ауроры образуются, когда солнечные частицы взаимодействуют с глобальным магнитным полем, направляя их на полюсы, где они сталкиваются с атмосферными газами и излучают свет. Наиболее распространенный цвет, зеленый, вызван возбужденными атомами кислорода, излучающими свет на длине волны 557,7 нанометров. В течение многих лет ученые теоретизировали, что зеленый световой ауроры также могут существовать на Марсе, но предположили, что они будут намного более слабыми и труднее запечатлеть, чем зеленые ауроры, которые мы видим на Земле.
Из -за отсутствия красной планеты глобального магнитного поля Марс имеет разные типы ауроров, чем те, которые мы имеем на Земле. Одним из них является солнечная энергетическая частица (SEP) Auroras, которую НАСА (атмосфера Mars Atmophere и Evolution) обнаружили в 2014 году. Они возникают, когда суперэнергетические частицы солнца попадают в марсианскую атмосферу, вызывая реакцию, которая заставляет атмосферу светиться на ночном небе.
В то время как Maven наблюдал SEP Auroras в ультрафиолетовом свете от орбиты, это явление никогда не наблюдалось в видимом свете с земли. Поскольку SEP обычно встречаются во время солнечных штормов, которые увеличиваются во время солнечного максимума, Кнутсен и ее команда нацелились на съемку видимых изображений и спектров сеп -Авроры с поверхности Марса на пике текущего солнечного цикла солнца.
Координация идеального момента
Благодаря моделированию Кнутсен и ее команда определили оптимальный угол для спектрометра Supercam и камеры Mastcam-Z настойчивой ровер и камеры Mastcam-Z, чтобы успешно наблюдать за сеп-ауророй в видимом свете. С этой стратегией наблюдения все это сводилось к времени и пониманию CMES.
«Хитрость состояла в том, чтобы выбрать хороший CME, который ускорил бы и внедрил многие заряженные частицы в атмосферу Марса», — сказал Кнутсен.
Именно здесь появились команды в Центре анализа космической погоды NASA Moon to Mars (M2M) и в Центре координационного моделирования сообщества (CCMC), расположенных в центре космических полетов NASA в Гринбелте, штат Мэриленд. Когда моделирование предполагает потенциальные воздействия, команда посылает предупреждение.
В Калифорнийском университете в Беркли физик космического пространства Кристина Ли получила предупреждение от офиса M2M около 15 марта 2024 года, CME. Ли, член миссионерской команды Maven, которая выступает в качестве лидера космической погоды, решил, что в к красной планете был заметный солнечный шторм, который может прийти через несколько дней. Она сразу же выпустила уведомление о предупреждении о космической погоде Марса для в настоящее время эксплуатации миссий MARS.
«Это позволяет научным командам настойчивости и Maven предвидеть воздействие межпланетных CME и связанных с ними SEP», — сказал Ли.
«Когда мы увидели силу этого, — сказал Кнутсен, — мы подсчитали, что это может вызвать достаточно яркую Аврору, чтобы наши инструменты могли обнаружить».
Несколько дней спустя CME повлиял на Марса, обеспечивая легкую стрельбу для ровера, показывая, что Aurora почти равномерно по всему небу на длине волны излучения ровно 557,7 нм. Чтобы подтвердить наличие SEP во время наблюдения за Авророй, команда рассмотрела SEP -инструмент Maven, который был дополнительно подтвержден данными миссии ESA (Европейское космическое агентство) Mars Express. Данные из обеих миссий подтвердили, что команде Rover удалось успешно увидеть феномен в очень узком доступном временном окне.
«Это был фантастический пример координации перекрестной миссии. Мы все быстро работали вместе, чтобы облегчить это наблюдение и рады, что наконец-то присмотрели то, что астронавты смогут увидеть там когда-нибудь»,-сказал Шеннон Карри, основной исследователь Maven и научный сотрудник в лаборатории для атмосферных и космических физиков (LASP) в Университете Колорадо (cu bouldor).
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Будущее аурор на Марсе
Координируя наблюдения за настойчивостью с измерениями из прибора Maven SEP, команды могли бы помочь друг другу определить, что наблюдаемое излучение 557,7 нм было получено из солнечных энергетических частиц. Поскольку это та же самая линия излучения, что и зеленая Аврора на Земле, вполне вероятно, что будущие марсианские астронавты смогут увидеть этот тип Авроры.
«Наблюдения за настойчивостью о видимом освещении Aurora подтверждают новый способ изучения этих явлений, которые дополняют то, что мы можем наблюдать с нашими орбитальными операторами Mars»,-сказала Кэти Стэк Морган, исполняющий обязанности ученый проект по настойчивости в лаборатории струйного движения НАСА в южной Калифорнии. «Лучшее понимание ауроров и условий вокруг Марса, которые ведут к их формированию, особенно важно, поскольку мы готовимся к безопасному отправке исследователей человека».
