Орбитальная станция MAVEN выяснила, что «украденные» электроны вызывают необычные сияния на Марсе

Все мы знакомы с сияниями на Земле. Они видны как призрачные, красочные переливы в ночном небе, обычно около полюсов. У нашего соседа Марса существуют такие же сияния, но космическая орбитальная станция MAVEN совсем недавно обнаружила новый тип сияния в атмосфере красной планеты. Оно возникает по большей части на дневной стороне, когда его очень трудно наблюдать.

Сияния возникают тогда, когда заряженные частицы сталкиваются и погружаются в атмосферу планеты. Происходят столкновения с молекулами газов, которые в ответ на это начинают светиться. Известно, что это природное явление обычно вызывают электроны, но иногда и протоны могут быть проводниками этого явления, хотя и очень редко. Теперь же, благодаря станции MAVEN, специалисты выяснили, что протоны на Марсе делают то же самое, что делают электроны на Земле — создают сияния. Особенно хорошо эта теория подтверждается, когда Солнце извергает особенно сильный поток протонов, которые являются атомами водорода, лишёнными электрона из-за большой температуры. Солнце изгоняет протоны на скоростях более трёх миллионов километров в час, а сам этот поток называют солнечным ветром.

Эта анимация показывает протонное сияние на Марса. Сначала протоны с солнечным ветром на высокой скорости приближаются к Марсу и сталкиваются с облаком водорода, окружающего планету. Протоны выбивают электроны из атомов водорода, становясь таким образом нейтральным атомом, который успешно преодолевает ударную волну магнитного поля. Войдя в атмосферу такой атом водорода сталкивается с молекулами газа, заставляя их излучать ультрафиолетовый свет. Источник: NASA/MAVEN/Goddard Space Flight Center/Dan Gallagher

Специалисты MAVEN изучали атмосферу Марса с помощью ультрафиолетового спектрографа IUVS и заметили, что, в случае с ультрафиолетовым излучением, свет, исходящий от водородного газа в верхних слоях атмосферы планеты в течение нескольких часов загадочно увеличивает свою интенсивность. Тогда было установлено, что это увеличение возникает в тот момент, когда другой прибор космической станции SWIA, предназначенный для анализа солнечного ветра, фиксирует увеличение количества протонов в прибывающем ветре.

Но есть две проблемы, которые на первый взгляд заставляют предположить, что такой тип сияния попросту невозможен. Во-первых, как эти протоны прошли через головную ударную волну планеты — магнитное препятствие, которое обычно отклоняет заряженные частицы солнечного ветра по траекториям вокруг планеты? Во-вторых, как протоны могут испускать свет, ведь атомам для этого нужны электроны?

«Ответом на два эти вопроса является простое слово — воровство. По мере того, как протоны приближаются к Марсу с солнечным ветром, они преобразовываются в нейтральные атомы, занимаясь кражей электронов с внешнего края огромного облака водорода, окружающего планету. Головная ударная волна может отклонить только заряженные частицы, таким образом, эти нейтральные атомы продолжают беспрепятственно двигаться дальше», — говорит Джастин Диэн из Лаборатории атмосферной и космической физики в Университете штата Колорадо.

Когда эти высокоскоростные атомы попадают в атмосферу, часть их энергии испускается в виде ультрафиолетового излучения, которое невидимо для человеческого глаза, но его легко обнаружить такими инструментами, как IUVS на MAVEN. Фактически, один входящий атом может столкнуться с молекулами в атмосфере сотни раз, прежде чем он замедлится, постепенно прекращая испускать фотоны ультрафиолета.

Наблюдения аппарата MAVEN за протонными сияниями. Вверху — естественная изменчивость солнечного ветра приводит к случайным уплотнениям в потоках протонов солнечного ветра, бомбардирующего Марс. Внизу — наблюдения, проводимые спектрографом MAVEN, показывают увеличения ультрафиолетового излучения атмосферы. Источник: NASA/MAVEN/University of Colorado/LASP/Anil Rao

«Марсианские протонные сияния — больше, чем просто световое шоу. Они показывают, что солнечный ветер не полностью отклоняется полем вокруг Марса. Также благодаря им мы поняли, как протоны в солнечном ветре могут пройти сквозь головную волну и повлиять на атмосферу, передавая ей энергию и даже увеличивая концентрацию водорода в ней», — Джаспер Халекас из Университета штата Айова.

Протонные сияния происходят и на Земле, но всё же не так часто, как на Марсе. Самое важно отличие тут — сильное магнитное поле Земли, которое отклоняет солнечный ветер ещё далеко от Земли и в большем количестве. На нашей планеты сияния от воздействия протонов могут происходит в очень ограниченных областях у полюсов, тогда как на Марсе они могут возникнуть повсеместно.

Однако протонные сияния могут быть распространены на Венере и даже на Титане — спутнике Сатурна. Так же, как и Марс, эти два тела Солнечной системы не обладают достаточно мощным магнитным полем и имеют много водорода в верхних слоях их атмосфер с большим количеством электронов. Если продолжать так размышлять, то может оказаться, что множество экзопланет, вращающихся у других звёзд, будут иметь схожие условия для возникновения сияний вследствие воздействия протонов.

По информации НАСА.

0

Автор публикации

не в сети 7 месяцев

Максим Коваленко

1
Комментарии: 0Публикации: 191Регистрация: 22-03-2018

Читайте также:

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Авторизация
*
*
Войти с помощью: 
Генерация пароля