science >> Wetenschap >  >> Astronomie

NASA's Maven observeert de nachtelijke hemel op Mars die pulseert in ultraviolet licht

De ultraviolette "nachtgloed" in de atmosfeer van Mars. Groene en witte valse kleuren vertegenwoordigen de intensiteit van ultraviolet licht, waarbij wit het helderst is. De nachtgloed werd gemeten op een hoogte van ongeveer 70 kilometer (ongeveer 40 mijl) door het Imaging UltraViolet Spectrograph-instrument op NASA's MAVEN-ruimtevaartuig. Een gesimuleerde weergave van de Mars-bol is digitaal toegevoegd voor context. De afbeelding toont een intense verheldering in de nachtelijke atmosfeer van Mars. De ophelderingen treden regelmatig op na zonsondergang op Mars-avonden tijdens herfst- en winterseizoenen, en verdwijnen tegen middernacht. De verheldering wordt veroorzaakt door toegenomen neerwaartse winden die de chemische reactie versterken, waardoor stikstofmonoxide ontstaat dat de gloed veroorzaakt. Krediet:NASA/MAVEN/Goddard Space Flight Center/CU/LASP

Uitgestrekte delen van de nachtelijke hemel van Mars pulseren in ultraviolet licht, volgens afbeeldingen van NASA's MAVEN-ruimtevaartuig. De resultaten worden gebruikt om complexe circulatiepatronen in de atmosfeer van Mars te verlichten.

Het MAVEN-team was verrast om te ontdekken dat de atmosfeer precies drie keer per nacht pulseerde, en alleen tijdens de lente en herfst van Mars. De nieuwe gegevens onthulden ook onverwachte golven en spiralen over de winterpolen, terwijl ook de resultaten van het Mars Express-ruimtevaartuig werden bevestigd dat deze nachtgloed het helderst was in de winterpolen.

"De beelden van MAVEN bieden ons eerste wereldwijde inzicht in atmosferische bewegingen in de middelste atmosfeer van Mars, een kritiek gebied waar luchtstromen gassen tussen de laagste en hoogste lagen vervoeren, " zei Nick Schneider van het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica (LASP) van de Universiteit van Colorado, Kei, Colorado. De verhelderingen treden op waar verticale winden gassen naar gebieden met een hogere dichtheid voeren, het versnellen van de chemische reacties die stikstofmonoxide creëren en de ultraviolette gloed aandrijven. Schneider is instrument lead voor het MAVEN Imaging Ultraviolet Spectrograph (IUVS) instrument dat deze waarnemingen deed, en hoofdauteur van een artikel over dit onderzoek dat op 6 augustus verschijnt in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek, Ruimtefysica . Ultraviolet licht is onzichtbaar voor het menselijk oog, maar kan worden gedetecteerd door gespecialiseerde instrumenten.

Het diagram verklaart de oorzaak van de gloeiende nachtelijke atmosfeer van Mars. Aan de dagzijde van Mars, moleculen worden verscheurd door energetische zonnefotonen. Globale circulatiepatronen dragen de atoomfragmenten naar de nachtzijde, waar neerwaartse wind de reactiesnelheid voor de atomen verhoogt om moleculen te hervormen. De neerwaartse wind komt in sommige seizoenen voor bij de polen en in andere seizoenen in de equatoriale gebieden. De nieuwe moleculen houden extra energie vast die ze als ultraviolet licht uitstralen. Krediet:NASA/MAVEN/Goddard Space Flight Center/CU/LASP

"De ultraviolette gloed komt meestal van een hoogte van ongeveer 70 kilometer (ongeveer 40 mijl), met de helderste plek ongeveer duizend kilometer (ongeveer 600 mijl) breed, en is net zo helder in het ultraviolet als het noorderlicht van de aarde, " zei Zac Milby, ook van LASP. "Helaas, de samenstelling van de atmosfeer van Mars betekent dat deze heldere vlekken geen licht uitstralen op zichtbare golflengten waardoor ze door toekomstige Mars-astronauten zouden kunnen worden gezien. Jammer:de heldere plekken zouden elke nacht na zonsondergang intenser worden, en met 300 kilometer per uur door de lucht drijven (ongeveer 180 mijl per uur)."

De pulsaties onthullen het belang van planeetomringende golven in de atmosfeer van Mars. Het aantal golven en hun snelheid geven aan dat de middelste atmosfeer van Mars wordt beïnvloed door het dagelijkse patroon van zonneverwarming en verstoringen van de topografie van de enorme vulkanische bergen van Mars. Deze pulserende plekken zijn het duidelijkste bewijs dat de golven van de middelste atmosfeer overeenkomen met die waarvan bekend is dat ze de lagen erboven en eronder domineren.

"MAVEN's belangrijkste ontdekkingen van atmosfeerverlies en klimaatverandering tonen het belang aan van deze enorme circulatiepatronen die atmosferische gassen over de hele wereld en van het oppervlak naar de rand van de ruimte transporteren." zei Sonal Jain, ook van LASP.

De nachtelijke atmosfeer van Mars gloeit en pulseert in deze data-animatie van MAVEN-ruimtevaartuigobservaties. Groen-naar-witte valse kleuren tonen de verbeterde helderheid op de ultraviolette "nachtgloed" van Mars, gemeten door MAVEN's Imaging UltraViolet Spectrograph op ongeveer 70 kilometer (ongeveer 40 mijl) hoogte. Een gesimuleerd beeld van de Mars-bol is digitaal toegevoegd voor context, met ijskappen zichtbaar op de polen. Drie nachtgloed-ophelderingen treden op gedurende één Mars-rotatie, de eerste veel helderder dan de andere twee. Alle drie de ophelderingen treden kort na zonsondergang op, verschijnen aan de linkerkant van dit beeld van de nachtzijde van de planeet. De pulsaties worden veroorzaakt door neerwaartse winden die de chemische reactie versterken, waardoor stikstofmonoxide ontstaat dat de gloed veroorzaakt. Maanden aan gegevens werden gemiddeld om deze patronen te identificeren, wat aangeeft dat ze 's nachts herhalen. Krediet:NASA/MAVEN/Goddard Space Flight Center/CU/LASP

Volgende, het team is van plan om de nachtgloed "zijwaarts" te bekijken, in plaats van van bovenaf, met behulp van gegevens die zijn genomen door IUVS die net boven de rand van de planeet kijkt. Dit nieuwe perspectief zal worden gebruikt om de verticale winden en seizoensveranderingen nog nauwkeuriger te begrijpen.

De nachtgloed van Mars werd voor het eerst waargenomen door het SPICAM-instrument op het Mars Express-ruimtevaartuig van de European Space Agency. Echter, IUVS is een instrument van de volgende generatie dat beter in staat is om herhaaldelijk de nachtelijke gloed in kaart te brengen, patronen en periodiek gedrag ontdekken. Veel planeten, waaronder de aarde, hebben een nachtgloed, maar MAVEN is de eerste missie die zoveel afbeeldingen van de nachtgloed van een andere planeet verzamelt.