الشفق القطبي اكتشف على المريخ

سفينة الفضاء مافن تكتشف الظاهرة الشفقية النادرة لأول مرة خارج الأرض

ظاهرة غريبة: لأول مرة ، اكتشف الباحثون شفقان بروتون على المريخ - وهو شكل من أشكال الضوء القطبي الذي لم يكن معروفًا من قبل إلا من الأرض. © ناسا / مافين / جامعة كولورادو
قراءة بصوت عال

ستارة ضوء غامضة للأشعة فوق البنفسجية: اكتشف الباحثون لأول مرة شكل ضوء قطبي غير عادي على سطح المريخ. لأن هذه الأورور ليست ناتجة عن تفاعل إلكترونات الرياح الشمسية مع المجال المغناطيسي ، ولكن بسبب البروتونات التي تخترق الغلاف الجوي للمريخ. لم تكن معروفة من قبل مثل هذه البروتونات البروتونية فقط من الأرض ، واكتشافها على سطح المريخ يثبت الآن أنها موجودة أيضا في أي مكان آخر ، كما ذكر الباحثون في مجلة "Nature Astronomy".

الأنوار الشمالية ليست شائعة في خطوط العرض العليا للأرض. تنشأ خطوط السماء المتوهجة باللون الأخضر أو ​​المحمر عندما تصطدم جزيئات الرياح العالية الطاقة - معظمها إلكترونات - بجزيئات الغاز في الأيونوسفير. حتى على كواكب أخرى مثل كوكب المشتري ، زحل أو المريخ وحتى على كوكب المشتري قانيميد ، اكتشف علماء الفلك بالفعل أضواء القطبية.

البروتونات بدلا من الإلكترونات

ولكن هناك أضواء قطبية تنحرف عن نمط الأصل المعتاد. البروتونات بدلاً من الإلكترونات هي الجسيمات المسببة لهذه الشاذات. "إنها مختلفة عن انبعاثات أورورا النموذجية لأنها تتولد عن جزيئات الطاقة العالية ذاتها ، وليس عن طريق الذرات والجزيئات المثيرة في الغلاف الجوي" ، كما أوضح جوستين ديغان من جامعة كولورادو في بولدر. في معظم الحالات ، تكون ذرات الهيدروجين هي مصدر الإشعاع الذي يصبح مؤقتًا بروتونات من خلال فقدان الإلكترون.

لكن حتى الآن ، لم تكن أورور البروتون معروفة إلا من الأرض - وحتى هنا فهي نادرة. ولكن الآن Deighan وزملاؤه قد أظهروا أورورا البروتون على جارنا كوكب المريخ لأول مرة. على المسار ، أحضروا بيانات من مركبة الفضاء ناسا ، التي تراقب ، من بين أشياء أخرى ، الأشعة فوق البنفسجية في الغلاف الجوي العلوي للمريخ.

مصابيح الأشعة فوق البنفسجية الغامضة: الأشعة فوق البنفسجية أورورا المسجلة بواسطة مسبار MAVEN NASA / MAVEN / جامعة كولورادو

أضواء الأشعة فوق البنفسجية سخيفة

في بيانات الأشعة فوق البنفسجية ، لاحظ الباحثون أشياء غريبة: من وقت لآخر ، ازدادت الأشعة فوق البنفسجية في المريسات لعدة ساعات. وقال الباحثون "إن أداة IUVS تقيس انبعاثات الوهج الهوائي المتعددة في كل من الأشعة فوق البنفسجية البعيدة والمتوسطة. هذا الكشف ، المرئي فقط في ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، يحدث دائمًا فقط على جانب النهار من الكوكب وعلى ارتفاع حوالي 150 كم. عرض

لكن ما السبب؟ تم توفير إجابة من خلال بيانات القياس الخاصة بأداة أخرى من مسبار MAVEN: هذا سجل زيادة في تدفق البروتونات عالية الطاقة من الرياح الشمسية كلما حدث "شفق" المريخ. أفاد الباحثون أن عدد البروتونات في الغلاف الحراري للمريخ زاد ثلاثة أضعاف خلال هذه الأحداث.

"السرقة" في موجة القوس

يمكن أن يكون الشفق القطبي البروتون في نطاق الأشعة فوق البنفسجية؟ لكن يجب أن تكون بروتونات الرياح الشمسية قادرة على اختراق أجواء المريخ. ومع ذلك ، عادةً ما يتم انحراف كل الجسيمات المشحونة واعتراضها بواسطة الموجة القوسية للكوكب ، كما يوضح Deighan وزملاؤه. على الرغم من أن كوكب المريخ لا يحتوي على مجال مغناطيسي عالمي قوي مثل الأرض ، إلا أن غلافه الأيوني المشحون يشوه الرياح الشمسية - مثل الدرع.

تخترق البروتونات من الرياح الشمسية موجة القوس وتحول نفسها عن طريق سرقة الإلكترون إلى هيدروجين محايد. NASA

"كان الجواب هو السرقة" ، يوضح ديغان. "مع اقتراب البروتونات من المريخ ، تتحول بروتونات الرياح الشمسية إلى هيدروجين محايد بسرقة الإلكترونات من الحافة الخارجية لسحابة الهيدروجين المحيطة بالكوكب." لأن "موجة القوس" فقط عند إزالة الجسيمات المشحونة ، يمكن لهذه الجسيمات المحايدة عالية الطاقة أن تمررها دون عوائق وتخترق مادة Martatophosphre. هناك يطلقون بعض طاقاتهم كالفوتونات - يتم إنشاء أورورا بروتون فوق البنفسجية.

أيضا على الأجرام السماوية الأخرى؟

هذا يجعل من الواضح أن أوروهات البروتون ليست غريبة على الأرض ، ويمكن أن تنشأ من خلال آليات مختلفة. ويوضح الباحثون: "آلية الدفع لأورونات بروتون المريخ هي آلية غير موجودة على الأرض". نتيجة لذلك ، يمكن أن تحدث أحداث التلألؤ فوق البنفسجية هذه في أي مكان على المريخ ، بينما تحدث على الأرض فقط في منطقة صغيرة بالقرب من القطبين.

يقول المؤلف المشارك جاسبر هالكاس من جامعة أيوا: "إن أوروتون المريخ أكثر من مجرد عرض خفيف". "إنهم يكشفون أن الرياح الشمسية على سطح المريخ ليست منحرفة تمامًا: يمكن لبعض بروتونات الرياح الشمسية أن تتخطى موجة القوس وتدخل الغلاف الجوي."

الشيء المثير للاهتمام هو أن الأجرام السماوية الأخرى مثل كوكب الزهرة أو قمر زحل تايتان ليس لديها مجال مغناطيسي عالمي ، ولكن مثل المريخ ، لديهم موجة القوس والهيدروجين في طبقات الغلاف الجوي الخارجي. على عكس الافتراضات السابقة ، يمكن أن يكون هناك شفقان بروتون عليها وعلى الكواكب الخارجية. (Nature Astronomy، 2018؛ doi: 10.1038 / s41550-018-0538-5)

(ناسا / مركز جودارد لرحلات الفضاء ، 25.07.2018 - NPO)