يلقي توهج المريخ الضوء على تغير المناخ

يلقي توهج المريخ الضوء على تغير المناخ
يلقي توهج المريخ الضوء على تغير المناخ
Anonim

وفقًا لنتائج المهمة الجديدة ، فإن الشفق المريخي ، الذي تم تحديده لأول مرة بواسطة مركبة فضائية تابعة لوكالة ناسا في عام 2016 ، هو في الواقع الشكل الأكثر شيوعًا للشفق القطبي الموجود على الكوكب الأحمر.

على الأرض ، يُنظر إلى الشفق القطبي عادةً على أنه مظاهر ساطعة للضوء في سماء الليل بالقرب من المناطق القطبية ، حيث يُطلق عليها اسم الشفق القطبي والأضواء الجنوبية. يحدث الشفق البروتوني على المريخ خلال النهار وينبعث منه أشعة فوق بنفسجية ، لذلك فهو غير مرئي للعين البشرية ، ولكن يمكن اكتشافه باستخدام أداة التصوير فوق البنفسجي الطيفي (IUVS) على المركبة الفضائية مافن.

تتمثل مهمة مافن في استكشاف كيف فقد الكوكب الأحمر معظم غلافه الجوي ومياهه ، وتغيير مناخه من مناخ يمكن أن يدعم الحياة إلى مناخ بارد وجاف وغير مضياف. نظرًا لأن الشفق القطبي البروتوني يتولد بشكل غير مباشر عن طريق الهيدروجين المستخرج من مياه المريخ والتي هي في طور التسرب إلى الفضاء ، يمكن استخدام هذا الشفق لتتبع الفقد المستمر للمياه في المريخ.

وقالت المؤلفة الرئيسية أندريا هيوز من جامعة إمبري ريدل للطيران بولاية فلوريدا: "في دراسة جديدة باستخدام بيانات MAVEN / IUVS من عدة سنوات على سطح المريخ ، وجد الفريق أن فترات زيادة انبعاث الغلاف الجوي تتوافق مع زيادة شدة الشفق القطبي البروتوني". "ربما في يوم من الأيام ، عندما يصبح السفر بين الكواكب أمرًا شائعًا ، سيتم منح المسافرين الذين يصلون إلى المريخ خلال فصل الصيف الجنوبي مقاعد في الصف الأمامي لمشاهدة ضوء بروتون المريخ وهو يرقص بشكل مهيب عبر كوكب النهار (باستخدام نظارات واقية من الأشعة فوق البنفسجية ، بالطبع) … سيرى المسافرون بأم أعينهم المراحل الأخيرة من كوكب المريخ ، والذي يفقد ما تبقى من الماء.

تؤدي الظواهر المختلفة إلى ظهور أنواع مختلفة من الشفق القطبي. يتم تشغيل جميع الشفق القطبي على الأرض والمريخ من خلال النشاط الشمسي ، سواء كانت انفجارات للجسيمات عالية السرعة المعروفة باسم العواصف الشمسية ، أو ثوران الغاز والمجالات المغناطيسية المعروفة باسم الانبعاث الكتلي الإكليلي ، أو هبوب الرياح الشمسية التي تهب باستمرار عبر الفضاء في حوالي مليون ميل في الساعة. على سبيل المثال ، تحدث الأضواء الشمالية والجنوبية على الأرض عندما يعطل النشاط الشمسي المكثف الغلاف المغناطيسي للأرض ، مما يجبر الإلكترونات عالية السرعة على الاصطدام بجزيئات الغاز في الغلاف الجوي العلوي ليلا للأرض ويتسبب في توهجها. تؤدي العمليات المماثلة إلى ظهور الشفق القطبي المنفصل والمنتشر على المريخ ، وهما نوعان من الشفق القطبي لوحظ سابقًا على الجانب الليلي للمريخ.

تتشكل الشفق القطبي البروتوني عندما تتفاعل بروتونات الرياح الشمسية (وهي ذرات هيدروجين جُردت من الإلكترونات بالتسخين الشديد) مع الغلاف الجوي العلوي على الجانب النهاري من المريخ. مع اقترابها من المريخ ، تتحول البروتونات من الرياح الشمسية إلى ذرات متعادلة ، وتسرق الإلكترونات من ذرات الهيدروجين على الحافة الخارجية لهالة الهيدروجين المريخية ، وهي سحابة الهيدروجين الضخمة التي تحيط بالكوكب. عندما تدخل الذرات عالية السرعة إلى الغلاف الجوي ، تنبعث بعض طاقتها على شكل ضوء فوق بنفسجي.

عندما رأى فريق مافن لأول مرة تألق البروتون ، اعتقدوا أنه ظاهرة غير عادية. قال مايك شافين ، الباحث في مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء بجامعة كولورادو (LASP) والمؤلف الثاني للدراسة: "في البداية ، اعتقدنا أن هذه الأحداث كانت نادرة جدًا لأننا لم نكن ننظر إلى الوقت والمكان المناسبين".. "ولكن عند الفحص الدقيق ، وجدنا أن الشفق القطبي البروتوني أكثر شيوعًا في الملاحظات الجنوبية خلال النهار خلال الصيف مما كنا نتوقعه في الأصل."

وجد الفريق أن الشفق القطبي البروتوني في حوالي 14٪ من الملاحظات خلال النهار ، يزداد في أكثر من 80٪ من الحالات عندما يتم أخذ الملاحظات الصيفية للنهار فقط في الاعتبار. قال نيك شنايدر ، المؤلف المشارك وقائد فريق IUVS في LASP: "بالمقارنة ، اكتشف IUVS شفقًا منتشرًا على المريخ في نسبة قليلة من الأشكال الهندسية المفضلة ، كما أن الشفق المنفصل أكثر ندرة".

صور من إشعاع البروتون للمريخ. يراقب مطياف الأشعة فوق البنفسجية مافن الغلاف الجوي للمريخ ، ويلتقط صورًا للهيدروجين المحايد والشفق القطبي البروتوني في وقت واحد (على اليسار). تظهر الملاحظات في الظروف العادية وجود الهيدروجين على القرص وفي الغلاف الجوي الموسع للكوكب من نقطة مراقبة على الجانب الليلي (الوسط). يُنظر إلى إشعاع البروتون على أنه تفتيح كبير على القرص (يمين) ؛ من خلال طرح مساهمة الهيدروجين المحايد ، يتم العثور على توزيع الشفق القطبي البروتوني عندما يبلغ ذروته في السطوع في المنطقة المجاورة مباشرة لقرص المريخ.

أوضح الارتباط مع فصول الصيف الجنوبية سبب شيوع الشفق القطبي البروتوني وكيف يمكن استخدامه لتتبع فقدان الماء. خلال الصيف الجنوبي على المريخ ، يكون الكوكب أيضًا قريبًا من الشمس في مداره ، ويمكن أن تحدث عواصف ترابية ضخمة. يبدو أن ارتفاع درجة حرارة الصيف ونشاط الغبار يؤديان إلى ظهور الشفق القطبي البروتوني ، مما يتسبب في ارتفاع بخار الماء في الغلاف الجوي. تكسر أشعة الشمس فوق البنفسجية الماء إلى مكوناته ، الهيدروجين والأكسجين. يرتبط الهيدروجين الخفيف بجاذبية المريخ بشكل غير محكم ويقوي هالة الهيدروجين المحيطة بالمريخ ، مما يزيد من فقدان الهيدروجين في الفضاء. المزيد من الهيدروجين في الهالة يجعل التفاعلات مع البروتونات في الرياح الشمسية أكثر شيوعًا ، مما يؤدي إلى توهج بروتون أكثر تواترًا وأكثر إشراقًا.

"جميع الظروف اللازمة لإنشاء الشفق القطبي المريخي (مثل بروتونات الرياح الشمسية ، والغلاف الجوي الهيدروجيني الموسع ، وعدم وجود مجال مغناطيسي ثنائي القطب عالمي) متاحة على المريخ أكثر من تلك اللازمة لإنشاء أنواع أخرى من الشفق القطبي ،" هيوز قالت. "بالإضافة إلى ذلك ، فإن الارتباط بين ملاحظات مافن يعني أنه يمكن استخدام الشفق القطبي البروتوني في الواقع لما يحدث في هالة الهيدروجين المحيطة بالمريخ وبالتالي زيادة انبعاثات الغلاف الجوي مؤقتًا وفقدان الماء."

موصى به: