Вадим Дудченко
Администратор портала

Высоко в атмосфере Марса астрономы обнаружили явление, за которым они охотились десятилетиями: слабое зеленое свечение, вызванное взаимодействием солнечного света и кислорода в верхних слоях атмосферы.

Ранее это свечение было обнаружено только в одном месте: в небе над землей. Его открытие в марсианской атмосфере поможет нам лучше понять процессы, приводящие в движение свечение воздуха, как на Земле, так и в других местах.

- Одно из самых ярких излучений, наблюдаемых на Земле, связано с ночным свечением. Точнее, от атомов кислорода, испускающих особую длину волны света, которая никогда не была замечена вокруг другой планеты",-сказал астроном Жан-Клод Жерар из Льежского университета в Бельгии, ведущий автор новой статьи, описывающей это явление.

Впечатление художника от марсианского воздушного сияния. (ЕВРОПЕЙСКОЕ КОСМИЧЕСКОЕ АГЕНТСТВО)

"Однако было предсказано, что это излучение будет существовать на Марсе около 40 лет - и благодаря [орбитальному аппарату ExoMars Trace Gas Orbiter] мы его нашли."

Небо Земли никогда не бывает полностью темным, даже ночью, даже после того, как вы извлекли световое загрязнение, звездный свет и рассеянный солнечный свет. Молекулы в атмосфере постоянно подвергаются различным процессам, что заставляет их слабо светиться в диапазоне длин волн.

Свечение не отличается от полярного сияния, так как оно производится теми же частицами - за исключением того, что оно намного слабее, и механизмы, стоящие за ним, различны. Полярное сияние создается заряженными частицами солнечного ветра, которые ионизируют атмосферные атомы, заставляя их образовывать танцующие огни по небу.

Свечение воздуха, с другой стороны, вызвано взаимодействием между солнечным светом и атмосферой и в целом делится на две категории. Это происходит, когда атомы, расщепленные солнечным излучением в течение дня, рекомбинируют, высвобождая свою избыточную энергию в виде фотонов. Ночное свечение ранее наблюдалось как на Венере, так и на Марсе, а также на Земле.

То, что астрономы сейчас наблюдают в атмосфере Марса, - это дневное свечение-явление, которое гораздо труднее обнаружить, учитывая, что его слабое присутствие значительно затмевает дневной свет.

На Земле это происходит, когда молекулы в атмосфере поглощают солнечный свет, что дает им избыточную энергию, которую они излучают в виде излучения с той же или несколько меньшей частотой, что и излучение, поглощенное в первую очередь.

На снимках Земли, сделанных с Международной космической станции, когда камера смотрит через верхнюю часть атмосферы, а не прямо вниз, свечение воздуха гораздо более заметно.

На Красной планете такое дневное свечение было предсказано в 1979 году, но марсианские орбитальные аппараты, обращенные прямо к поверхности Марса, не смогли обнаружить его до сих пор.

Ночное свечение земли. (НАСА)

Таким образом, изучая МКС, команда переориентировала прибор Nadir and Occultation for MArs Discovery (NOMAD) с его позиции, смотрящей прямо на Марс, на взгляд через атмосферу к марсианскому горизонту. С этой позиции они провели ряд наблюдений марсианской атмосферы на высотах от 20 до 400 километров (от 12 до 250 миль).

Когда они проанализировали данные, то обнаружили зеленое излучение как в оптическом, так и в ультрафиолетовом диапазоне длин волн, во всех дневных наблюдениях.

"Излучение было самым сильным на высоте около 80 километров и варьировалось в зависимости от изменения расстояния между Марсом и Солнцем", - объяснила планетарный Аэроном Энн Карин Вандаэле из Королевского института аэрономии Бельгии (Institut Royal d'Aéronomie Spatiale de Belgique).

Когда команда смоделировала процесс, стоящий за излучением, они обнаружили, что оно производится процессом, очень похожим на свечение воздуха на Земле. Когда солнечная радиация попадает в атмосферу Марса, она расщепляет углекислый газ на окись углерода и кислород. Именно атомы кислорода ответственны за зеленое свечение.

Но было и кое-что интересное. Видимая длина волны излучения была в 16,5 раз интенсивнее ультрафиолетовой.

"Наблюдения на Марсе согласуются с предыдущими теоретическими моделями, но не с реальным свечением, которое мы заметили вокруг Земли, где видимое излучение намного слабее", - сказал Жерар.

"Это говорит о том, что нам нужно больше узнать о том, как ведут себя атомы кислорода, что чрезвычайно важно для нашего понимания атомной и квантовой физики."

Это несоответствие, отмечает группа, может быть связано с тем, как был откалиброван прибор, принимающий наблюдения Земли. Очевидно, что лучшее, что можно сделать, - это гораздо больше науки.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Astronomy.

Источник

 

Актуальные новости

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц