The Martian Glow ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

The Martian Glow ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
The Martian Glow ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
Anonim

จากผลภารกิจใหม่ ออโรราของดาวอังคาร ซึ่งระบุเป็นครั้งแรกโดยยานอวกาศของ NASA ในปี 2559 แท้จริงแล้วคือรูปแบบออโรราที่พบได้บ่อยที่สุดบนดาวเคราะห์แดง

บนโลก แสงออโรร่ามักจะถูกมองว่าเป็นการแสดงแสงที่สว่างในท้องฟ้ายามค่ำคืนใกล้กับบริเวณขั้วโลก ซึ่งพวกมันถูกเรียกว่าแสงออโรร่าเหนือและแสงใต้ โปรตอนออโรราบนดาวอังคารเกิดขึ้นในระหว่างวันและปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตออกมา ดังนั้นจึงมองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ แต่สามารถตรวจพบได้โดยใช้เครื่องมือ Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) บนยานอวกาศ MAVEN

ภารกิจของ MAVEN คือการสำรวจว่า Red Planet สูญเสียบรรยากาศและน้ำส่วนใหญ่ไปอย่างไร โดยเปลี่ยนสภาพอากาศจากสภาพอากาศที่สามารถหล่อเลี้ยงชีวิตให้เป็นสภาพอากาศที่หนาวเย็น แห้งแล้ง และไม่เอื้ออำนวย เนื่องจากแสงออโรร่าของโปรตอนถูกสร้างขึ้นโดยอ้อมจากไฮโดรเจนที่มาจากน้ำบนดาวอังคารซึ่งอยู่ในขั้นตอนการรั่วไหลออกสู่อวกาศ ออโรรานี้สามารถใช้เพื่อติดตามการสูญเสียน้ำอย่างต่อเนื่องในดาวอังคาร

"ในการศึกษาใหม่โดยใช้ข้อมูล MAVEN / IUVS จากหลายปีบนดาวอังคาร ทีมงานพบว่าช่วงเวลาของการปล่อยบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นนั้นสอดคล้องกับความเข้มของแสงออโรร่าของโปรตอนที่เพิ่มขึ้น" Andrea Hughes จาก Embry-Riddle Aviation University, Florida กล่าว “บางทีวันหนึ่ง เมื่อการเดินทางข้ามดาวเคราะห์กลายเป็นเรื่องธรรมดา นักเดินทางที่มาถึงดาวอังคารในช่วงฤดูร้อนทางตอนใต้จะได้รับที่นั่งแถวหน้าเพื่อดูแสงโปรตอนของดาวอังคารที่เต้นรำอย่างสง่าผ่าเผยไปทั่วดาวเคราะห์ในเวลากลางวัน (แน่นอนว่าใช้แว่นตาที่ไวต่อแสงยูวี) … ผู้เดินทางจะได้เห็นด้วยตาตนเองถึงระยะสุดท้ายของดาวอังคารซึ่งกำลังสูญเสียน้ำที่เหลือ

ปรากฏการณ์ที่แตกต่างกันทำให้เกิดแสงออโรร่าประเภทต่างๆ แสงออโรร่าทั้งหมดบนโลกและดาวอังคารใช้พลังงานจากกิจกรรมของดวงอาทิตย์ ไม่ว่าจะเป็นการระเบิดของอนุภาคความเร็วสูงที่เรียกว่าพายุสุริยะ การปะทุของก๊าซและสนามแม่เหล็กที่เรียกว่าการปล่อยมวลโคโรนาล หรือลมสุริยะที่พัดผ่านอวกาศอย่างต่อเนื่องในเวลาประมาณหนึ่ง ล้านไมล์ต่อชั่วโมง ตัวอย่างเช่น แสงเหนือและแสงใต้บนโลกเกิดขึ้นเมื่อกิจกรรมสุริยะที่รุนแรงรบกวนสนามแม่เหล็กของโลก บังคับให้อิเล็กตรอนความเร็วสูงกระแทกอนุภาคก๊าซในบรรยากาศชั้นบนของโลกในตอนกลางคืนและทำให้พวกมันเรืองแสง กระบวนการที่คล้ายคลึงกันทำให้เกิดแสงออโรร่าที่ไม่ต่อเนื่องและกระจายบนดาวอังคาร ซึ่งเป็นแสงออโรร่าสองประเภทที่เคยพบในฝั่งคืนดาวอังคาร

โปรตอนออโรราเกิดขึ้นเมื่อโปรตอนลมสุริยะ (ซึ่งเป็นอะตอมของไฮโดรเจนที่ถูกดึงออกจากอิเล็กตรอนโดยความร้อนสูง) โต้ตอบกับบรรยากาศชั้นบนในด้านเวลากลางวันของดาวอังคาร เมื่อพวกเขาเข้าใกล้ดาวอังคาร โปรตอนจากลมสุริยะจะกลายเป็นอะตอมที่เป็นกลาง ขโมยอิเล็กตรอนจากอะตอมไฮโดรเจนที่ขอบด้านนอกของดาวอังคารไฮโดรเจนโคโรนา ซึ่งเป็นเมฆไฮโดรเจนขนาดใหญ่ที่ล้อมรอบโลก เมื่ออะตอมที่เข้ามาด้วยความเร็วสูงเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ พลังงานบางส่วนจะถูกปล่อยออกมาเป็นแสงอัลตราไวโอเลต

เมื่อทีม MAVEN เห็นโปรตอนเปล่งประกายครั้งแรก พวกเขาคิดว่ามันเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่ธรรมดา ไมค์ แชฟฟิน นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์บรรยากาศและอวกาศ (LASP) ของมหาวิทยาลัยโคโลราโด และผู้เขียนคนที่สองของการศึกษากล่าวว่า "ในตอนแรก เราคิดว่าเหตุการณ์เหล่านี้ค่อนข้างหายากเพราะเราไม่ได้ดูเวลาและสถานที่ที่เหมาะสม". "แต่จากการตรวจสอบอย่างใกล้ชิด เราพบว่าโปรตอนออโรร่าพบได้บ่อยในการสังเกตการณ์ทางใต้ในเวลากลางวันในช่วงฤดูร้อนมากกว่าที่เราคาดไว้แต่แรก"

ทีมวิจัยพบว่าโปรตอนออโรราประมาณ 14% ของการสังเกตการณ์ในเวลากลางวัน เพิ่มขึ้นมากกว่า 80% ของกรณีเมื่อพิจารณาเฉพาะการสังเกตการณ์ในช่วงฤดูร้อนทางตอนใต้ในตอนกลางวันเท่านั้น Nick Schneider ผู้เขียนร่วมและหัวหน้าทีมของ IUVS ที่ LASP กล่าวว่า "โดยการเปรียบเทียบแล้ว IUVS ตรวจพบแสงออโรร่าแบบกระจายบนดาวอังคารในไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของรูปทรงเรขาคณิตที่น่าพอใจ และออโรร่าแบบแยกส่วนนั้นหายากยิ่งกว่า"

ภาพการแผ่รังสีโปรตอนของดาวอังคาร สเปกโตรกราฟอัลตราไวโอเลต MAVEN สังเกตบรรยากาศของดาวอังคาร โดยจับภาพไฮโดรเจนเป็นกลางและออโรราโปรตอนพร้อมกัน (ซ้าย) การสังเกตภายใต้สภาวะปกติแสดงให้เห็นว่ามีไฮโดรเจนอยู่บนดิสก์และในชั้นบรรยากาศที่ขยายตัวของดาวเคราะห์จากจุดชมวิวด้านกลางคืน (ตรงกลาง) ความกระจ่างใสของโปรตอนถูกมองว่าทำให้ดิสก์สว่างขึ้นอย่างเห็นได้ชัด (ขวา); โดยการลบการมีส่วนร่วมของไฮโดรเจนที่เป็นกลาง การกระจายของโปรตอนออโรราจะถูกค้นพบเมื่อมีความสว่างสูงสุดในบริเวณใกล้เคียงกับดิสก์ดาวอังคาร

ความสัมพันธ์กับฤดูร้อนทางตอนใต้ทำให้เห็นได้ชัดเจนว่าเหตุใดแสงออโรร่าของโปรตอนจึงเป็นเรื่องธรรมดาและจะถูกนำมาใช้เพื่อติดตามการสูญเสียน้ำได้อย่างไร ในช่วงฤดูร้อนทางตอนใต้ของดาวอังคาร ดาวเคราะห์ดวงนี้ยังอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ในวงโคจร และอาจเกิดพายุฝุ่นขนาดใหญ่ได้ กิจกรรมที่ร้อนขึ้นในฤดูร้อนและฝุ่นละอองดูเหมือนจะกระตุ้นโปรตอนออโรร่า ทำให้ไอน้ำลอยสูงขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ แสงอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์แบ่งน้ำออกเป็นองค์ประกอบ ไฮโดรเจน และออกซิเจน ไฮโดรเจนเบาถูกผูกมัดอย่างหลวมๆ ตามแรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร และทำให้ไฮโดรเจนโคโรนารอบๆ ดาวอังคารแข็งแกร่งขึ้น ทำให้สูญเสียไฮโดรเจนไปในอวกาศมากขึ้น ไฮโดรเจนในโคโรนามากขึ้นทำให้ปฏิกิริยากับโปรตอนในลมสุริยะเกิดขึ้นได้บ่อยขึ้น ทำให้เกิดโปรตอนเรืองแสงได้บ่อยและสว่างขึ้น

"เงื่อนไขทั้งหมดที่จำเป็นในการสร้างออโรราโปรตอนของดาวอังคาร (เช่น โปรตอนลมสุริยะ บรรยากาศของไฮโดรเจนที่ขยายตัว และการไม่มีสนามแม่เหล็กไดโพลทั่วโลก) มีอยู่บนดาวอังคารมากกว่าที่จำเป็นในการสร้างออโรราประเภทอื่น" ฮิวจ์ส กล่าวว่า. "นอกจากนี้ ความเชื่อมโยงระหว่างการสังเกตการณ์ของ MAVEN หมายความว่าออโรราโปรตอนสามารถนำมาใช้กับสิ่งที่เกิดขึ้นในโคโรนาไฮโดรเจนรอบดาวอังคารได้จริง ดังนั้นจึงเพิ่มการปล่อยบรรยากาศและการสูญเสียน้ำชั่วคราว"