Астрономи се натъкнаха високо в атмосферата на Марс на феномен, който търсят от десетилетия – бледо зелено сияние, предизвикано от взаимодействието между слънчевата светлина и горната атмосфера на планетата.
Досега сиянието бе засичано само на едно място – в небето над Земята. Фактът, че то е регистрирано и в марсианската атмосфера, ще ни позволи да разберем по-добре процесите, които водят до образуването на това въздушно сияние (airglow) и на Земята, и на други места във Вселената.
„Една от най-ярките земни емисии е вследствие от нощното сияние. По-специално – от кислородните атоми, които излъчват светлина от конкретна дължина на вълната, която не е наблюдавана на друга планета“, казва астрономът Жан-Клод Жерард от Университета на Лиеж в Белгия, водещ ръководител на изследването.
„Преди около 40 години обаче бе предсказано, че тази емисия съществува и на Марс. И благодарение на ExoMars Gas Orbiter ние я открихме“.
Земното небе никога не е напълно тъмно, дори през нощта, дори когато елиминираме светлинното замърсяване, дифузната слънчева светлина и сиянието от звездите. Молекулите в атмосферата преминават постоянно през различни процеси, което ги кара да илзлъчват слабо сияние в различни дължини на вълната.
Това въздушно сияние не се отличава особено от северното сияние, тъй като e вследствие от същите частици. Просто е много по-бледо, а механизмите, отговарящи за него, са по-различни. Полярното сияние се получава от заредени частици от слънчевия вятър, които йонизират атмосферните атоми и образуват поразително красив танц на разноцветни светлини в небето.
От друга страна, въздушното сияние се получава благодарение на взаимодействието между слънчевата светлина и атмосферата. То се разделя най-общо казано на 2 категории. Съществува нощно сияние, което възниква, когато атомите, които са се разпаднали заради радиацията през деня, се свържат отново и освободят излишната енергия под формата на фотони. Освен на Земята нощното сияние е наблюдавано и на Венера, и на Марс.
Това, което астрономите са регистрирали в атмосферата на Марс, е т.нар. дневно сияние – феномен, който е много по-труден за откриване, тъй като неговата светлина е твърде бледа и се засенчва от дневната.
На Земята дневното сияние се образува, когато молекулите в атмосферата абсорбират слънчевата светлина. Тя ги зарежда с излишна енергия, която те излъчват под формата на радиация (на същата или на малко по-ниска честота от първоначално абсорбираната радиация).
На снимките на Земята, заснети от Международната космическа станция (когато камерата гледа директно надолу) въздушното сияние може да се види най-лесно.
През 1979 г. астрономи предсказват, че и Марс има дневно сияние, но космическите апарати в орбитата на Червената планета така и не успяха да го засекат. Досега.
Нощното сияние на Земята. Снимка: NASA
Взимайки си поука от снимките, направени от Международната космическа станция, екипът преориентира позицията на инструмента NOMAD, за да не гледа директно над марсианската атмосфера, а под ъгъл – към хоризонта. От тук – на височина между 20 и 400 км – те извършват нови наблюдения на атмосферата на Червената планета. Когато анализират данните, откриват зелени емисии и в оптичната, и в ултравиолетовата дължини на вълната – във всички дневни наблюдения.
„Емисията бе най-силна на около 80 км височина и варираше в зависимост от дистанцията между Марс и Слънцето“, обяснява планетарния астроном Ан Карин Ванделе.
Когато екипът моделира процесите, отговорни за емисията, открива, че те се образуват по начин, сходен с въздушното сияние на Земята. Когато слънчевата радиация достигне марсианската атмосфера, тя разцепва въглеродния диоксид на въглероден оксид и кислород. Именно кислородните атоми са отговорни за зеленото сияние.
Изследването е публикувано в Nature Astronomy.
