Το ExoMars εντοπίζει μοναδική πράσινη λάμψη στον Κόκκινο Πλανήτη

Αυτή η πράσινη λάμψη εντοπίστηκε για πρώτη φορά στον Άρη από το ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), το οποίο βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Άρη από τον Οκτώβριο του 2016.

«Μία από τις πιο φωτεινές εκπομπές που παρατηρούνται στη Γη προέρχεται από τη νυχτερινή λάμψη. Πιο συγκεκριμένα, από άτομα οξυγόνου που εκπέμπουν ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός που δεν έχει δει ποτέ γύρω από έναν άλλο πλανήτη », λέει ο Jean-Claude Gérard του Université de Liège του Βελγίου και επικεφαλής συγγραφέας της νέας μελέτης που δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy .

“Ωστόσο, αυτή η εκπομπή προβλέπεται να υπάρχει στον Άρη για περίπου 40 χρόνια – και, χάρη στο TGO, το βρήκαμε.”

Ο Jean-Claude και οι συνεργάτες του κατάφεραν να εντοπίσουν αυτήν την εκπομπή χρησιμοποιώντας έναν ειδικό τρόπο παρατήρησης του TGO. Μία από τις προηγμένες ομάδες οργάνων του τροχιά, γνωστή ως NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery) και συμπεριλαμβανομένου του υπεριώδους και ορατού φασματόμετρου (UVIS), μπορεί να παρατηρήσει σε διάφορες διαμορφώσεις, μία από τις οποίες τοποθετεί τα όργανα της να δείχνουν κατευθείαν κάτω στον Άρη επιφάνεια – αναφέρεται επίσης ως κανάλι «nadir».

«Προηγούμενες παρατηρήσεις δεν είχαν καταλάβει κανένα είδος πράσινης λάμψης στον Άρη, οπότε αποφασίσαμε να επαναπροσανατολίσουμε το κανάλι UVIS nadir για να δείξουμε στην« άκρη »του Άρη, παρόμοια με την προοπτική που βλέπετε σε εικόνες της Γης που έχουν ληφθεί από το ISS». προσθέτει η συν-συγγραφέας Ann Carine Vandaele του Institut Royal d’Aéronomie Spatiale de Belgique, Βέλγιο, και κύριος ερευνητής του NOMAD.

Μεταξύ 24 Απριλίου και 1 Δεκεμβρίου 2019, οι Jean-Claude, Ann Carine και συνεργάτες χρησιμοποίησαν το NOMAD-UVIS για να ανιχνεύσουν υψόμετρα που κυμαίνονται από 20 έως 400 χιλιόμετρα από την επιφάνεια του Άρη δύο φορές ανά τροχιά. Όταν ανέλυσαν αυτά τα σύνολα δεδομένων, βρήκαν την εκπομπή πράσινου οξυγόνου σε όλα αυτά.

«Οι εκπομπές ήταν ισχυρότερες σε υψόμετρο περίπου 80 χιλιομέτρων και ποικίλουν ανάλογα με την μεταβαλλόμενη απόσταση μεταξύ του Άρη και του Ήλιου», προσθέτει η Ann Carine.

Η μελέτη της λάμψης των πλανητικών ατμοσφαιρών μπορεί να παράσχει πληθώρα πληροφοριών σχετικά με τη σύνθεση και τη δυναμική μιας ατμόσφαιρας και να αποκαλύψει πώς εναποτίθεται ενέργεια τόσο από το φως του Ήλιου όσο και από τον ηλιακό άνεμο – τη ροή φορτισμένων σωματιδίων που προέρχονται από το αστέρι μας.

Για να κατανοήσουμε καλύτερα αυτήν την πράσινη λάμψη στον Άρη και να το συγκρίνουμε με αυτό που βλέπουμε γύρω από τον πλανήτη μας, ο Jean-Claude και οι συνάδελφοί του έσκαψαν περαιτέρω πώς δημιουργήθηκε.

“Μοντελοποιήσαμε αυτήν την εκπομπή και διαπιστώσαμε ότι παράγεται ως διοξείδιο του άνθρακα, ή CO ₂ , χωρίζεται στα συστατικά μέρη του: μονοξείδιο του άνθρακα και οξυγόνο”, λέει ο Jean-Claude. «Είδαμε τα προκύπτοντα άτομα οξυγόνου να λάμπουν τόσο στο ορατό όσο και στο υπεριώδες φως».

Η ταυτόχρονη σύγκριση αυτών των δύο ειδών εκπομπών έδειξε ότι η ορατή εκπομπή ήταν 16,5 φορές πιο έντονη από την υπεριώδη ακτινοβολία.

«Οι παρατηρήσεις στον Άρη συμφωνούν με προηγούμενα θεωρητικά μοντέλα, αλλά όχι με την πραγματική λάμψη που έχουμε εντοπίσει γύρω από τη Γη, όπου η ορατή εκπομπή είναι πολύ ασθενέστερη», προσθέτει ο Jean-Claude. “Αυτό υποδηλώνει ότι πρέπει να μάθουμε περισσότερα για το πώς συμπεριφέρονται τα άτομα οξυγόνου, κάτι που είναι εξαιρετικά σημαντικό για την κατανόηση της ατομικής και της κβαντικής φυσικής.”

Αυτή η κατανόηση είναι το κλειδί για τον χαρακτηρισμό των πλανητικών ατμοσφαιρών και των σχετικών φαινομένων – όπως οι αύρες. Αποκρυπτοποιώντας τη δομή και τη συμπεριφορά αυτού του πράσινου λαμπερού στρώματος της ατμόσφαιρας του Άρη, οι επιστήμονες μπορούν να αποκτήσουν μια εικόνα για ένα εύρος υψόμετρου που έχει παραμείνει σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητο και να παρακολουθήσουν πώς αλλάζει καθώς η δραστηριότητα του Ήλιου μεταβάλλεται και ο Άρης ταξιδεύει κατά μήκος της τροχιάς του γύρω από το αστέρι μας.

«Είναι η πρώτη φορά που αυτή η σημαντική εκπομπή έχει παρατηρηθεί σε έναν άλλο πλανήτη πέρα ​​από τη Γη και σηματοδοτεί την πρώτη επιστημονική έκδοση που βασίζεται σε παρατηρήσεις από το κανάλι UVIS του οργάνου NOMAD στο ExoMars Trace Gas Orbiter», επισημαίνει ο Håkan Svedhem, το TGO της ESA. Επιστήμονας έργου.

«Δείχνει την εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία και οπτική ποιότητα του οργάνου NOMAD. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα δεδομένου ότι αυτή η μελέτη διερεύνησε την άκρη του Άρη, η οποία είναι πολύ πιο φωτεινή από την νυχτερινή νύχτα, καθιστώντας έτσι ακόμη πιο δύσκολο να εντοπίσουμε αυτήν την εξασθενημένη εκπομπή. “

Η κατανόηση των ιδιοτήτων της ατμόσφαιρας του Άρη δεν είναι μόνο ενδιαφέρουσα επιστημονικά, αλλά και το κλειδί για τη λειτουργία των αποστολών που στέλνουμε στον Κόκκινο Πλανήτη. Η ατμοσφαιρική πυκνότητα, για παράδειγμα, επηρεάζει άμεσα την αντίσταση που βιώνουν οι δορυφόροι σε τροχιά και από τα αλεξίπτωτο που χρησιμοποιούνται για την παράδοση ανιχνευτών στην επιφάνεια του Άρη.

«Αυτός ο τύπος παρατήρησης τηλεπισκόπησης, σε συνδυασμό με επιτόπιες μετρήσεις σε μεγαλύτερα υψόμετρα, μας βοηθά να προβλέψουμε πώς θα ανταποκριθεί η αττική ατμόσφαιρα σε εποχιακές αλλαγές και διακυμάνσεις στην ηλιακή δραστηριότητα», προσθέτει ο Håkan. «Η πρόβλεψη αλλαγών στην ατμοσφαιρική πυκνότητα είναι ιδιαίτερα σημαντική για τις επικείμενες αποστολές, συμπεριλαμβανομένης της αποστολής ExoMars 2022 που θα στείλει μια πλατφόρμα rover και επιστημονικής επιφάνειας για να εξερευνήσει την επιφάνεια του Κόκκινου Πλανήτη».

Περισσότερες πληροφορίες:

«Η ανίχνευση εκπομπών πράσινης γραμμής στην ατμόσφαιρα του Άρη κατά τη διάρκεια της ημέρας από παρατηρήσεις NOMAD-TGO » από τους J.-C. Gérard et al. (2020) δημοσιεύεται στο Nature Astronomy.

Το ExoMars είναι μια κοινή προσπάθεια της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος και του Roscosmos.

Το πείραμα NOMAD διευθύνεται από το Royal Belgian Institute for Space Aeronomy (IASBonomy BIRA), με τη βοήθεια ομάδων Co-PI από την Ισπανία (IAA ‐ CSIC), την Ιταλία (INAF ‐ IAPS) και το Ηνωμένο Βασίλειο (Open University). Αυτό το έργο αναγνωρίζει τη χρηματοδότηση από το Βελγικό Γραφείο Επιστημονικής Πολιτικής, με τον οικονομικό και συμβατικό συντονισμό από το Ευρωπαϊκό Γραφείο Διαστήματος Prodex Office, από το ισπανικό MICINN μέσω του Plan Nacional, καθώς και από βρετανικούς και ιταλικούς διαστημικούς οργανισμούς.