Een type aurora op Mars dat voor het eerst werd geïdentificeerd door NASA's MAVEN-ruimtevaartuig in 2016, is eigenlijk de meest voorkomende vorm van aurora op de Rode Planeet, volgens nieuwe resultaten van de missie. De aurora staat bekend als een proton-aurora en kan wetenschappers helpen bij het volgen van waterverlies uit de atmosfeer van Mars.

op aarde, aurora worden vaak gezien als kleurrijke lichtshows aan de nachtelijke hemel in de buurt van de poolgebieden, waar ze ook bekend staan ​​als het noorderlicht en het zuiderlicht. Echter, de proton-aurora op Mars gebeurt overdag en geeft ultraviolet licht af, het is dus onzichtbaar voor het menselijk oog, maar detecteerbaar voor het Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS)-instrument op het MAVEN-ruimtevaartuig (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN).

MAVEN's missie is om te onderzoeken hoe de Rode Planeet veel van zijn atmosfeer en water verloor, het transformeren van het klimaat van een klimaat dat mogelijk het leven heeft ondersteund naar een klimaat dat koud is, droog, en onherbergzaam. Aangezien de proton-aurora indirect wordt gegenereerd door waterstof afkomstig van Marswater dat op het punt staat verloren te gaan in de ruimte, deze aurora zou kunnen worden gebruikt om het voortdurende waterverlies op Mars te helpen volgen.

"In deze nieuwe studie met behulp van MAVEN/IUVS-gegevens van meerdere Marsjaren, het team heeft ontdekt dat perioden van verhoogde atmosferische ontsnapping overeenkomen met een toename van het optreden en de intensiteit van proton-aurora, " zei Andréa Hughes van Embry-Riddle Aeronautical University in Daytona Beach, Florida. Hughes is hoofdauteur van een paper over dit onderzoek, gepubliceerd op 12 december in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek : Ruimtefysica . "Misschien ooit, wanneer interplanetair reizen gemeengoed wordt, reizigers die tijdens de zuidelijke zomer op Mars aankomen, zullen op de eerste rij zitten om de proton-aurora van Mars te observeren die majestueus over de dagzijde van de planeet danst (terwijl ze een ultraviolet-gevoelige bril dragen, natuurlijk). Deze reizigers zullen uit de eerste hand getuige zijn van de laatste stadia van Mars die de rest van zijn water aan de ruimte verliest." Hughes presenteert het onderzoek op 12 december tijdens de bijeenkomst van de American Geophysical Union in San Francisco.

Verschillende verschijnselen produceren verschillende soorten aurora. Echter, alle aurora op aarde en Mars worden aangedreven door zonneactiviteit, of het nu gaat om explosies van hogesnelheidsdeeltjes die bekend staan ​​als zonnestormen, uitbarstingen van gas en magnetische velden bekend als coronale massa-ejecties, of windstoten in de zonnewind, een stroom elektrisch geleidend gas die continu de ruimte in blaast met ongeveer een miljoen mijl per uur. Bijvoorbeeld, het noorder- en zuiderlicht op aarde gebeuren wanneer gewelddadige zonneactiviteit de magnetosfeer van de aarde verstoort, waardoor elektronen met hoge snelheid inslaan op gasdeeltjes in de nachtelijke bovenste atmosfeer van de aarde en ze laten gloeien. Vergelijkbare processen genereren Mars' discrete en diffuse aurora - twee soorten aurora die eerder werden waargenomen aan de nachtzijde van Mars.

Proton-aurora ontstaat wanneer protonen van de zonnewind (dat zijn waterstofatomen die door intense hitte van hun eenzame elektronen zijn ontdaan) een interactie aangaan met de bovenste atmosfeer aan de dagzijde van Mars. Als ze Mars naderen, de protonen die met de zonnewind binnenkomen, transformeren in neutrale atomen door elektronen te stelen van waterstofatomen in de buitenrand van de Mars-waterstofcorona, een enorme wolk waterstof die de planeet omringt. Wanneer die met hoge snelheid binnenkomende atomen de atmosfeer raken, een deel van hun energie wordt uitgezonden als ultraviolet licht.

Toen het MAVEN-team de proton-aurora voor het eerst waarnam, ze dachten dat het een relatief ongewone gebeurtenis was. "Aanvankelijk, we geloofden dat deze gebeurtenissen vrij zeldzaam waren omdat we niet naar de juiste tijden en plaatsen keken, " zei Mike Chaffin, onderzoeker aan de University of Colorado Boulder's Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) en tweede auteur van de studie. "Maar na een nadere beschouwing, we ontdekten dat proton-aurora veel vaker voorkomt in zuidelijke zomerwaarnemingen overdag dan we aanvankelijk hadden verwacht. dat loopt op tot meer dan 80 procent van de tijd wanneer alleen zomerwaarnemingen aan de zomerzijde aan de dagzijde worden overwogen. "Ter vergelijking, IUVS heeft diffuse aurora op Mars gedetecteerd in een paar procent van de banen met gunstige geometrie, en discrete aurora-detecties zijn nog zeldzamer in de dataset, " zei Nick Schneider, co-auteur en leider van het IUVS-team bij LASP.

De correlatie met de zuidelijke zomer gaf een idee waarom proton-aurora zo vaak voorkomt en hoe ze kunnen worden gebruikt om waterverlies op te sporen. Tijdens de zuidelijke zomer op Mars, de planeet bevindt zich ook in de buurt van de dichtste afstand tot de zon in zijn baan en er kunnen enorme stofstormen optreden. Opwarming in de zomer en stofactiviteit lijken proton-aurora's te veroorzaken door waterdamp hoog in de atmosfeer te dwingen. Extreem ultraviolet zonlicht van de zon breekt het water in zijn componenten, waterstof en zuurstof. De lichte waterstof is zwak gebonden door de zwaartekracht van Mars en versterkt de waterstofcorona rondom Mars, toenemend waterstofverlies naar de ruimte. Meer waterstof in de corona maakt interacties met zonnewindprotonen gebruikelijker, waardoor proton-aurora frequenter en helderder wordt.

"Alle voorwaarden die nodig zijn om Mars proton aurora te creëren (bijv. zonne wind protonen, een uitgebreide waterstofatmosfeer, en de afwezigheid van een globaal dipoolmagneetveld) zijn meer algemeen beschikbaar op Mars dan die nodig zijn om andere soorten aurora te creëren, "zei Hughes. "Ook, the connection between MAVEN's observations of increased atmospheric escape and increases in proton aurora frequency and intensity means that proton aurora can actually be used as a proxy for what's happening in the hydrogen corona surrounding Mars, en daarom, a proxy for times of increased atmospheric escape and water loss."