Учёные, изучающие планеты, считают, что теперь они могут предсказывать зелёное свечение полярного сияния в ночном небе над Марсом, и у них есть изображения, подтверждающие это.
Первые наблюдения полярного сияния в видимом свете с поверхности Красной планеты были сделаны марсоходом NASA Perseverance в 2024 году.
Доктор Элиз Райт Кнутсен из Университета Осло представила на совместном заседании Европланетного научного конгресса и Отдела планетарных наук (EPSC–DPS) в Хельсинки второе изображение полярного сияния, сделанное Perseverance, и, что более важно, инструменты для прогнозирования того, когда на Марсе возникнет полярное сияние.
«Тот факт, что мы снова зафиксировали полярное сияние, демонстрирует, что наш метод прогнозирования полярных сияний на Марсе и их регистрации работает», — сказала Кнутсен, которая также была научным руководителем при получении первого изображения марсианского полярного сияния, сделанного с поверхности.
Как возникают полярные сияния
Полярные сияния возникают, когда всплеск энергетических частиц в солнечном ветре, выброшенный в результате коронального выброса массы (CME) с Солнца, сталкивается с молекулами в атмосфере, заставляя их светиться.
Полярные сияния на Марсе имеют зелёный оттенок из-за столкновения заряженных частиц с атомами кислорода высоко над поверхностью Красной планеты, и они могут быть достаточно яркими, чтобы астронавты на Марсе могли увидеть их невооружённым глазом.
Поскольку у Марса нет магнитного поля, которое направляло бы заряженные частицы к магнитным полюсам, где мы обычно наблюдаем полярные сияния на Земле, марсианские полярные сияния видны по всей ночной стороне планеты одновременно в виде свечения в небе. Это называется «диффузное» полярное сияние.
Сложности прогнозирования полярных сияний на Марсе
То же излучение, которое вызывает полярное сияние, может быть потенциально опасным для астронавтов без предупреждения о том, что им необходимо укрыться. Поэтому иметь представление о том, когда мощная солнечная буря достигнет Марса, крайне важно, если люди однажды собираются выжить на его поверхности.
Однако прогнозирование полярных сияний на Марсе — это сложный процесс. Наблюдения необходимо планировать и загружать на марсоход за три дня до того, как CME устремится в направлении Марса. Это означает, что приходится много гадать, какие солнечные бури вызовут полярное сияние.
Команда Кнутсен предприняла восемь попыток наблюдения за полярным сиянием с помощью камер SuperCam и MastCam марсохода Perseverance между 2023 и 2024 годами, и они поняли, что это процесс проб и ошибок.
Первые три попытки не дали результатов, но, ретроспективно анализируя условия, измеренные с помощью аппаратов NASA MAVEN и Mars Express Европейского космического агентства (ESA), Кнутсен и её коллеги поняли, что скорости тех CME, вероятно, были недостаточно высоки, чтобы создать возмущение солнечного ветра на Марсе.
«Чем быстрее CME, тем больше вероятность того, что он ускорит частицы, направленные к Марсу, которые создают полярные сияния, и чем сильнее возмущение солнечного ветра вокруг Марса, тем больше вероятность того, что эти частицы попадут в ночную атмосферу Марса», — сказала Кнутсен. «Позже мы постепенно нацеливались на более быстрые и интенсивные CME, и именно тогда мы обнаружили наши первые два обнаружения».
Последние три CME также не вызвали полярных сияний, даже несмотря на то, что они соответствовали критериям, которые искала Кнутсен.
«Последние три необнаружения более любопытны, — сказала она. — Статистически в этих вещах также есть доля случайности, так что иногда нам просто не везёт. Это, возможно, не так удивительно, поскольку прогнозирование полярных сияний на Земле с точностью до минуты также не является точной наукой».
Полярные сияния на Марсе ранее наблюдались с орбиты в ультрафиолетовом свете с помощью аппаратов Mars Express ESA и MAVEN NASA. Теперь, с добавлением обнаружений в видимом свете, появляется растущий набор данных наблюдений для повышения точности прогнозов полярных сияний. Ожидается, что дальнейшие наблюдения помогут решить некоторые текущие загадки о том, как возникают полярные сияния на Марсе.
«Мы всё ещё многого не понимаем в том, как возникают полярные сияния на Марсе, поскольку, в отличие от Земли, у него нет глобального магнитного поля, которое направляло бы энергетические солнечные частицы на ночную сторону, где можно увидеть полярное сияние», — сказала Кнутсен.
«Сравнение времени возмущений солнечного ветра, прибытия солнечных энергичных частиц, интенсивности и времени возникновения полярных сияний расширит наши знания в этой области».