Nuestros ojos no pueden verlos, pero las auroras marcianas están allí, y son más comunes de lo que alguna vez pensamos. Las auroras marcianas fueron descubiertas por primera vez en 2016 por la nave espacial MAVEN de la NASA. Ahora, algunos resultados nuevos están ampliando nuestro conocimiento de estas auroras inusuales.
La mayoría de los lectores de la revista Space saben sobre las auroras de la Tierra y cómo se crean. Cuando un viento solar lo suficientemente potente golpea la magnetosfera de la Tierra, las partículas (generalmente electrones pero a veces protones) se excitan e ionizan diferentes componentes en la atmósfera. Eso emite diferentes colores y formas de luz. El fenómeno crea una exhibición efímera y conmovedora que cautiva la vista. Las auroras generalmente se limitan a las latitudes polares norte y sur, excepto cuando el viento solar es muy poderoso.
Las auroras marcianas son similares y diferentes.
Las auroras marcianas son todas auroras de protones, y ocurren durante el día. Emiten solo luz ultravioleta, lo que significa que nuestros ojos están ciegos a ellos. Pero un instrumento en la nave espacial MAVEN (Marte Atmosphere and Volatile EvolutioN) puede verlos. Se llama Espectrógrafo Ultravioleta Imaging (IUVS).
MAVEN está investigando la atmósfera marciana. Una de sus preguntas es muy específica: ¿cómo perdió su atmósfera? Para responder que observa la atmósfera superior, la ionosfera y cómo Marte interactúa con el viento solar. Como parte de su trabajo, descubrió las auroras de protones de Marte.
Las auroras de protones marcianas y la pérdida de la atmósfera y la habitabilidad de Marte están relacionadas. Marte está rodeado por una corona de hidrógeno que proviene del planeta mismo. A medida que este hidrógeno escapa de Marte, crea pérdida de agua. Existe una correlación entre la velocidad y la intensidad de las auroras marcianas y la pérdida de agua.
"Quizás algún día, cuando el viaje interplanetario se vuelva común ... los viajeros presenciarán de primera mano las etapas finales de Marte que pierden el resto de su agua en el espacio".
Andréa Hughes, autora principal, Universidad Aeronáutica Embry-Riddle
Cuando el viento solar del Sol golpea a Marte, en realidad son solo protones: átomos de hidrógeno con sus electrones eliminados por el calor intenso. El protón golpea la corona de hidrógeno, robando un electrón y convirtiéndose nuevamente en un átomo con una carga neutra. Como ahora es neutral, evita el choque de proa de la magnetosfera de Marte. Luego, el átomo se estrella contra la delgada atmósfera de Marte, chocando con las moléculas de gas y emitiendo luz ultravioleta.
"En este nuevo estudio que utiliza datos de MAVEN / IUVS de varios años en Marte, el equipo descubrió que los períodos de mayor escape atmosférico se corresponden con aumentos en la ocurrencia e intensidad de protones auroras", dijo Andréa Hughes, de la Universidad Aeronáutica Embry-Riddle en Daytona Beach, Florida . Hughes es autor principal de un nuevo artículo titulado "Proton Aurora on Mars: A Dayside Phenomenon Pervasive in Southern Summer". Fue publicado el 12 de diciembre en el Journal of Geophysical Research, Space Physics.
"Quizás algún día, cuando el viaje interplanetario se vuelva común, los viajeros que lleguen a Marte durante el verano del sur tendrán asientos en primera fila para observar la aurora de protones marcianos bailando majestuosamente por el lado del planeta (mientras usan gafas sensibles a los rayos ultravioleta, por supuesto). Estos viajeros presenciarán de primera mano las etapas finales de Marte que pierden el resto de su agua en el espacio ", dijo Hughes en un comunicado de prensa.
La primera vez que MAVEN vio las auroras marcianas, los científicos pensaron que era un fenómeno relativamente raro. Pero ahora han encontrado estas auroras de protones UV con mucha más frecuencia. "Al principio, creíamos que estos eventos eran bastante raros porque no estábamos mirando los momentos y lugares correctos", dijo Mike Chaffin, científico investigador del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial (LASP) de la Universidad de Colorado Boulder y segundo autor. de El estudio.
"Pero después de una mirada más cercana, descubrimos que las auroras de protones están ocurriendo con mucha más frecuencia en las observaciones diurnas del sur del verano de lo que inicialmente esperábamos". El equipo ha encontrado auroras de protones en aproximadamente el 14 por ciento de sus observaciones diurnas, lo que aumenta a más del 80 por ciento del tiempo cuando solo se consideran las observaciones diurnas del sur del verano. "En comparación, IUVS ha detectado auroras difusas en Marte en un pequeño porcentaje de órbitas con geometría favorable, y las detecciones discretas de auroras aún son más raras en el conjunto de datos", dijo Nick Schneider, coautor y líder del equipo de IUVS en LASP.
El hecho de que estas auroras sean más abundantes durante el verano, específicamente en el sur del verano, intrigó a los científicos. Era una pista de cómo podían rastrear la pérdida de agua en curso de Marte. Marte está más cerca del Sol durante el sur y el verano y, por lo tanto, recibe más viento solar. El verano también puede generar grandes tormentas de polvo, que no solo crean vastas torres de polvo de hasta 80 kilómetros de altura, sino que también fuerzan el vapor de agua a la atmósfera.
Los rayos UV solares separan el vapor de agua en hidrógeno y oxígeno, y el aumento de hidrógeno en la corona de hidrógeno de Marte significa que las interacciones entre este y las partículas solares aumentan, creando auroras UV.
"Todas las condiciones necesarias para crear la aurora protónica marciana (p.ej., Los protones del viento solar, una atmósfera de hidrógeno extendida y la ausencia de un campo magnético dipolar global) están más comúnmente disponibles en Marte que los necesarios para crear otros tipos de auroras ”, dijo Hughes. "Además, la conexión entre las observaciones de MAVEN del aumento de la fuga atmosférica y los aumentos en la frecuencia e intensidad de la aurora de protones significa que la aurora de protones en realidad se puede usar como un proxy de lo que está sucediendo en la corona de hidrógeno que rodea a Marte y, por lo tanto, un proxy para tiempos de aumento escape atmosférico y pérdida de agua ".
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