Астрономи по-новому подивилися на дивовижне марсіанське явище завдяки співпраці двох орбітальних космічних зондів.
Дослідження показує, що ці денні події не завжди дифузні, безхарактерні і рівномірно розподілені, але дуже динамічні і мінливі, містять дрібномасштабні структури.
Протонні полярні сяйва – найпоширеніші полярні сяйва на Червоній планеті – були вперше описані в 2018 році, як видно з даних MAVEN. Вони формуються дуже схоже на те, як виникають полярні сяйва на Землі; однак, оскільки Марс — зовсім інша планета, без внутрішньої магнітосфери, виходить унікальне явище.
Діаграма, що наочно порівнює північні сяйва на Землі (вгорі) і на Марсі (внизу) Emirates Mars Mission / UAE Space Agency
Найближча подоба глобального магнітного поля у Марса, – це слабке поле, викликане зарядженими частинками, що сповільнюються при зіткненні з атмосферою. Яким би слабким воно не було, його, як правило, достатньо, щоб відхилити багато високошвидкісних протонів і нейтронів, що падають із Сонця.
Протонні полярні сяйва утворюються, коли позитивно заряджені протони сонячного вітру стикаються з водневою оболонкою Марса і іонізуються, викрадаючи електрони з атомів водню, щоб стати нейтральними. Цей обмін зарядами дозволяє нейтральним частинкам обходити ударну хвилю магнітного поля навколо Марса, осідаючи у верхніх шарах атмосфери і випромінюючи ультрафіолетове світло.
Вважалося, що цей процес надійно виробляє однорідне Полярне сяйво на денній стороні Марса. Нові спостереження показують протилежне. Замість очікуваного гладкого профілю дані зонда “Надія” показують, що іноді Полярне сяйво буває неоднорідним, що дозволяє припустити, що під час формування цих полярних сяйв можуть бути задіяні невідомі процеси.
І тут на сцену виходить MAVEN. Орбітальний апарат NASA несе повний набір плазмових інструментів для дослідження сонячного вітру, магнітного середовища та теплових іонів у космосі навколо Марса. Він одночасно проводив вимірювання, в той час як “Надія” фотографувала дивні полярні сяйва, і об’єднані дані дозволили вченим відновити причину спостережуваної аномалії.
Іншими словами, за плямисте Полярне сяйво відповідально рідкісна хаотична взаємодія між Марсом і сонячним вітром; хоча не зовсім ясно, який вплив на марсіанську поверхню. Однак можливо, що є наслідки для довгострокових втрат атмосфери та води; без глобального магнітного поля Марс продовжує втрачати і те, і інше.
Цікаво, що протонні полярні сяйва — як гладкі, так і неоднорідні — можуть допомогти нам зрозуміти хоча б одне з них, оскільки задіяний водень частково створюється водою з марсіанської атмосфери, що просочується в космос.