Aurora's verschijnen op aarde als spookachtige vertoningen van kleurrijk licht aan de nachtelijke hemel, meestal in de buurt van de polen. Onze rotsachtige buur Mars heeft ook aurora's, en NASA's MAVEN-ruimtevaartuig heeft zojuist een nieuw type Mars-aurora gevonden dat over een groot deel van de dagzijde van de Rode Planeet voorkomt, waar aurora's erg moeilijk te zien zijn.

Aurora's flakkeren op wanneer energetische deeltjes in de atmosfeer van een planeet duiken, gassen bombarderen en ze laten gloeien. Terwijl elektronen over het algemeen dit natuurlijke fenomeen veroorzaken, soms kunnen protonen dezelfde reactie uitlokken, hoewel het zeldzamer is. Nutsvoorzieningen, het MAVEN-team heeft geleerd dat protonen op Mars hetzelfde deden als elektronen gewoonlijk op aarde doen:aurora creëren. Dit is vooral het geval wanneer de zon een bijzonder sterke puls van protonen uitwerpt, dat zijn waterstofatomen die door intense hitte zijn ontdaan van hun eenzame elektronen. De zon werpt protonen uit met snelheden tot twee miljoen mijl per uur (meer dan 3 miljoen kilometer per uur) in een grillige stroom die de zonnewind wordt genoemd.

Het MAVEN-team (Mars Atmosphere and Volatile Evolution mission) bestudeerde de atmosfeer van Mars met de Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS), en merkte op dat af en toe, het ultraviolette licht afkomstig van waterstofgas in de bovenste atmosfeer van Mars zou een paar uur op mysterieuze wijze helderder worden. Ze merkten toen dat de verhelderende gebeurtenissen plaatsvonden toen een ander MAVEN-instrument, de Solar Wind Ion Analyzer (SWIA), gemeten verbeterde zonnewind protonen.

Maar twee puzzels maken dit soort aurora op het eerste gezicht onmogelijk:hoe kwamen deze protonen voorbij de "boogschok, " een magnetisch obstakel dat normaal de geladen deeltjes van de zonnewind rond de planeet leidt? En hoe kunnen de protonen licht afgeven, omdat atomen daarvoor elektronen nodig hebben?

"Het antwoord was diefstal, " zei Justin Deighan, van het Laboratorium voor Atmosferische en Ruimtefysica aan de Universiteit van Colorado, Kei, hoofdauteur van een artikel over dit onderzoek dat op 23 juli verschijnt in Natuurastronomie . "Als ze Mars naderen, de protonen die met de zonnewind binnenkomen, transformeren in neutrale atomen door elektronen te stelen van de buitenrand van de enorme waterstofwolk die de planeet omringt. De boegschok kan alleen geladen deeltjes afleiden, dus deze neutrale atomen gaan gewoon door." Toen die met hoge snelheid binnenkomende atomen de atmosfeer raken, een deel van hun energie werd uitgestraald als ultraviolet licht, die onzichtbaar is voor het menselijk oog, maar detecteerbaar is voor instrumenten zoals de IUVS op MAVEN. In feite, één binnenkomend atoom kan honderden keren botsen met moleculen in de atmosfeer voordat het vertraagt, een hoop ultraviolette fotonen afgeven.

"De proton-aurora's van Mars zijn meer dan een lichtshow, " zei Jasper Halekas van de Universiteit van Iowa, verantwoordelijk voor het SWIA-instrument. "Ze onthullen dat de zonnewind niet volledig om Mars heen wordt geleid, door te laten zien hoe zonnewind protonen voorbij de boegschok kunnen sluipen en de atmosfeer kunnen beïnvloeden, energie deponeren en zelfs het waterstofgehalte daar verhogen."

Proton-aurora's komen voor op aarde, maar niet zo vaak als op Mars. Een belangrijk verschil is het sterke magnetische veld van de aarde, die de zonnewind in veel grotere mate van de aarde afleidt dan bij Mars. Op aarde, proton-aurora's komen alleen voor in zeer kleine regio's nabij de polen, terwijl ze op Mars overal kunnen voorkomen.

Echter, proton-aurora's kunnen veel voorkomen op Venus en op Saturnusmaan Titan. Zoals Mars, deze twee werelden hebben geen eigen magnetische velden, en hebben veel waterstof in hun bovenste atmosfeer - met veel elektronen om te delen. Verder kijken, het is waarschijnlijk dat veel planeten die om andere sterren draaien dezelfde gunstige omstandigheden hebben, en zou waarschijnlijk ook proton-aurora's hebben.