La recién descubierta Aurora marciana es la más común; Arroja luz sobre el clima cambiante de Marte.

La Aurora marciana.

Imagen conceptual que representa el ambiente marciano temprano (derecha), que se cree que contiene agua líquida y una atmósfera más espesa, en comparación con el ambiente frío y seco que se ve hoy en Marte (izquierda). Créditos: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA.

Según los nuevos resultados de la misión, un tipo de aurora marciana identificada por primera vez por la nave espacial MAVEN de la NASA en 2016 es en realidad la forma más común de aurora que ocurre en el planeta rojo. La aurora se conoce como aurora protónica y puede ayudar a los científicos a rastrear la pérdida de agua de la atmósfera de Marte.

En la Tierra, las auroras se ven comúnmente como muestras coloridas de luz en el cielo nocturno cerca de las regiones polares, donde también se les conoce como las luces del norte y del sur. Sin embargo, la aurora protónica en Marte ocurre durante el día y emite luz ultravioleta, por lo que es invisible para el ojo humano pero detectable por el instrumento Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS) en la nave espacial MAVEN (Atmósfera de Marte y Evolución Volátil).

La misión de MAVEN es investigar cómo el Planeta Rojo perdió gran parte de su atmósfera y agua, transformando su clima de uno que podría haber soportado la vida a uno frío, seco e inhóspito. Dado que la aurora protónica se genera indirectamente por el hidrógeno derivado del agua marciana que se está perdiendo en el espacio, esta aurora podría usarse para ayudar a rastrear la pérdida de agua marciana en curso.

"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 el autor principal de un artículo sobre esta investigación publicado el 12 de diciembre en el Journal of Geophysical Research, enlace artículo, 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”. Hughes presentará la investigación el 12 de diciembre en la reunión de la Unión Geofísica Americana en San Francisco.

Diferentes fenómenos producen diferentes tipos de auroras. Sin embargo, todas las auroras de la Tierra y Marte están impulsadas por la actividad solar, ya sean explosiones de partículas de alta velocidad conocidas como tormentas solares, erupciones de gas y campos magnéticos conocidos como eyecciones de masa coronal o ráfagas en el viento solar, una corriente de gas conductor de electricidad que sopla continuamente en el espacio a aproximadamente un millón de millas por hora. Por ejemplo, las luces del norte y del sur en la Tierra ocurren cuando la actividad solar violenta perturba la magnetosfera de la Tierra, haciendo que los electrones de alta velocidad choquen contra las partículas de gas en la atmósfera superior nocturna de la Tierra y las hacen brillar. Procesos similares generan auroras discretas y difusas de Marte, dos tipos de auroras que se observaron previamente en el lado nocturno marciano.

Esta animación muestra una aurora protónica en Marte. Primero, un protón de viento solar se acerca a Marte a alta velocidad y encuentra una nube de hidrógeno que rodea el planeta. El protón roba un electrón de un átomo de hidrógeno marciano, convirtiéndose así en un átomo neutro. El átomo pasa a través del arco de proa, un obstáculo magnético que rodea a Marte, porque las partículas neutrales no se ven afectadas por los campos magnéticos. Finalmente, el átomo de hidrógeno entra en la atmósfera de Marte y colisiona con las moléculas de gas, haciendo que el átomo emita luz ultravioleta. Créditos: NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / Dan Gallagher.

La aurora de protones se forma cuando los protones del viento solar (que son átomos de hidrógeno despojados de sus electrones solitarios por el calor intenso) interactúan con la atmósfera superior en el lado de día de Marte. A medida que se acercan a Marte, los protones que llegan con el viento solar se transforman en átomos neutros al robar electrones de los átomos de hidrógeno en el borde exterior de la corona de hidrógeno marciano, una enorme nube de hidrógeno que rodea el planeta. Cuando esos átomos entrantes de alta velocidad golpean la atmósfera, parte de su energía se emite como luz ultravioleta.

Cuando el equipo de MAVEN observó por primera vez la aurora protónica, pensaron que era un hecho relativamente inusual. "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 encontró auroras protónicas en aproximadamente el 14 por ciento de sus observaciones diurnas, lo que aumenta a más del 80 por ciento. del tiempo en que 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.

La correlación con el verano del sur dio una pista de por qué las auroras de protones son tan comunes y cómo podrían usarse para rastrear la pérdida de agua. Durante el verano del sur en Marte, el planeta también está cerca de su distancia más cercana al Sol en su órbita y pueden ocurrir grandes tormentas de polvo. El calentamiento del verano y la actividad del polvo parecen causar auroras de protones al forzar el vapor de agua en la atmósfera. La luz ultravioleta solar extrema rompe el agua en sus componentes, hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno ligero está débilmente ligado por la gravedad de Marte y mejora la corona de hidrógeno que rodea a Marte, aumentando la pérdida de hidrógeno en el espacio. Más hidrógeno en la corona hace que las interacciones con los protones del viento solar sean más comunes, haciendo que la aurora de protones sea más frecuente y brillante.

Imágenes de la aurora protónica de Marte. El espectrógrafo ultravioleta Imaging de MAVEN observa la atmósfera de Marte, creando imágenes de hidrógeno neutro y aurora protónica simultáneamente (izquierda). Las observaciones en condiciones normales muestran hidrógeno en el disco y en la atmósfera extendida del planeta desde un punto estratégico en el lado nocturno (centro). La aurora de protones es visible como un brillo significativo en la extremidad y el disco (derecha); Con la contribución del hidrógeno neutro sustraído, se revela la distribución de la aurora de protones, lo que muestra que alcanza un máximo de brillo justo fuera del disco marciano a medida que los neutros energéticos golpean la atmósfera. Créditos: Universidad Aeronáutica Embry-Riddle / LASP, U. de Colorado.

"Todas las condiciones necesarias para crear una aurora de protones marcianos (por ejemplo, protones de viento solar, una atmósfera de hidrógeno extendida y la ausencia de un campo magnético dipolar global) están más comúnmente disponibles en Marte que las necesarias 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 ".

Esta investigación fue financiada por la misión MAVEN. El investigador principal de MAVEN tiene su base en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder, Colorado, y la NASA Goddard administra el proyecto MAVEN. La NASA está explorando nuestro Sistema Solar y más allá, descubriendo mundos, estrellas y misterios cósmicos cercanos y lejanos con nuestra poderosa flota de misiones espaciales y terrestres.

Para imágenes adicionales, consulte:

Bill Steigerwald / Nancy Jones

Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.
301-286-8955 / 301-286-0039

Última actualización: 12 de diciembre de 2019
Editor: Bill Steigerwald

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