Plassering av aurora på Mars. Bildekreditt: ESA Klikk for å forstørre
Auroras som ligner på jordens nordlys ser ut til å være vanlig på Mars, ifølge fysikere ved University of California, Berkeley, som har analysert seks års verdi fra data fra Mars Global Surveyor.
Oppdagelsen av hundrevis av auroras de siste seks årene kommer som en overraskelse, siden Mars ikke har det globale magnetfeltet som på Jorden er kilden til aurora borealis og den antipodale aurora australis.
handlingen av de 13 000 aurorale begivenhetene på Mars
I følge fysikerne skyldes aurorene på Mars ikke et planetvidde magnetfelt, men er i stedet forbundet med flekker med sterkt magnetfelt i jordskorpen, først og fremst på den sørlige halvkule. Og de er sannsynligvis ikke like fargerike, sier forskerne: De energiske elektronene som samhandler med molekyler i atmosfæren for å produsere gløden, genererer sannsynligvis bare ultrafiolett lys - ikke jordens røde, grønne og blå.
"Det faktum at vi ser auroras så ofte som vi gjør, er fantastisk," sa UC Berkeley-fysiker David A. Brain, hovedforfatter av en artikkel om oppdagelsen som nylig ble godtatt av tidsskriftet Geophysical Research Letters. "Oppdagelsen av auroras på Mars lærer oss noe om hvordan og hvorfor de skjer andre steder i solsystemet, inkludert på Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun."
Brain og Jasper S. Halekas, begge assisterende forskningsfysikere ved UC Berkeleys romforskningslaboratorium, sammen med kollegene fra UC Berkeley, University of Michigan, NASAs Goddard Space Flight Center og University of Toulouse i Frankrike, rapporterte også om sine funn i en plakat presentert fredag 9. desember på American Geophysical Union-møtet i San Francisco.
I fjor oppdaget det europeiske romfartøyet Mars Express først et glimt av ultrafiolett lys på nattsiden av Mars, og et internasjonalt team av astronomer identifiserte det som en auroral flash i 9. juni 2005, utgaven av Nature. Etter å ha hørt om funnet, forsket UC Berkeley-forskere seg til data fra Mars Global Surveyor for å se om en ombord UC Berkeley instrumentpakke - et magnetometer-elektron-refleksometer - hadde oppdaget andre bevis på auroras. Romfartøyet har gått i bane rundt Mars siden september 1997 og siden 1999 har kartlagt fra Mars-overflaten og Mars ’magnetfelt fra en høyde på 400 kilometer (250 miles). Den sitter i en polar bane som holder den alltid klokka 14 når den er på nattsiden av planeten.
I løpet av en time etter å ha gått i dybden med dataene oppdaget Brain og Halekas bevis på en auroral flash - en topp i elektronens energispekter som er identisk med toppene sett i spektra av jordens atmosfære under en aurora. Siden den gang har de gjennomgått mer enn 6 millioner opptak av elektronrefleksometeret og funnet midt i dataene rundt 13 000 signaler med en elektronstopp som indikerer en uro. I følge Hjernen kan dette representere hundrevis av urbane hendelser om natten, som blitsen sett av Mars Express.
Da de to fysikerne presiserte posisjonen til hver observasjon, falt auroras nøyaktig sammen med marginene til de magnetiserte områdene på Marsoverflaten. Det samme teamet, ledet av medforfattere Mario H. Acu? A fra NASAs Goddard Space Flight Center og Robert Lin, UC Berkeley professor i fysikk og direktør for Space Sciences Laboratory, har omfattende kartlagt disse overflatemagnetiske feltene ved hjelp av magnetometer / reflektometer ombord Mars Global Surveyor. Akkurat som jordas auroraer forekommer der magnetfeltlinjene dykker ned i overflaten ved nord- og sørpolene, oppstår Mars 'auroraer ved grensene til magnetiserte områder der feltlinjene buer vertikalt inn i jordskorpen.
Av de 13 000 aurorale observasjonene så langt, synes de største å falle sammen med økt solvindaktivitet.
"Blitsen sett av Mars Express ser ut til å være i den lyse enden av energiene som er mulig," sa Halekas. "Akkurat som på jorden har romvær og solstorm en tendens til å gjøre auroras lysere og sterkere."
Skildring av overflatemagnetiske felt på Mars
Jordens auroras er forårsaket når ladede partikler fra solen smeller inn i planetens beskyttende magnetiske felt, og i stedet for å trenge ned til bakken, blir ført langs feltlinjer til polen, der de trakter ned og kolliderer med atomer i atmosfæren for å skape en oval lys rundt hver stolpe. Elektroner er en stor andel av de ladede partiklene, og auroral aktivitet er assosiert med en fysisk prosess som fremdeles ikke er forstått som akselererer elektroner, og produserer en tydelig topp i spekteret av elektronenergier.
Prosessen på Mars er sannsynligvis lik, sa Lin, ved at solvindpartikler er traktet rundt til nattsiden av Mars hvor de samhandler med jordskorpefeltlinjer. Det ultrafiolette lyset produseres når partiklene treffer karbondioksydmolekyler.
"Observasjonene antyder at noen akselerasjonsprosesser skjer som på jorden," sa han. "Noe har tatt elektronene og gitt dem et spark."
Det som "noe" er, er fortsatt et mysterium, selv om Lin og hans UC Berkeley-kolleger lener seg mot en prosess som kalles magnetisk tilkobling, der magnetfeltet som ferdes med solvindpartiklene bryter og kobles sammen med jordskorpefeltet. Gjenkoble feltlinjene kan være det som fører partiklene til høyere energi.
De magnetiske overflatefeltene, sier Brain, er produsert av sterkt magnetisert bergart som oppstår i lapper opp til 1000 kilometer brede og 10 kilometer dype. Disse lappene beholder sannsynligvis magnetismen igjen fra da Mars hadde et globalt felt på en måte som ligner det som oppstår når en nål blir strøket med en magnet, noe som induserer magnetisering som gjenstår selv etter at magneten er trukket tilbake. Da Mars 'globale felt døde ut for milliarder av år siden, klarte solvinden å fjerne atmosfæren. Bare de sterke jordskorpefeltene er fremdeles rundt for å beskytte deler av overflaten.
"Vi kaller dem minimagnetosfærer, fordi de er sterke nok til å stå utenfor solvinden," sa Lin og la merke til at åkrene strekker seg opp til 1.300 kilometer over overflaten. Likevel er det sterkeste marsmagnetiske feltet 50 ganger svakere enn feltet på jordens overflate. Det er vanskelig å forklare hvordan disse feltene er i stand til å trakte og akselerere solvinden effektivt nok til å generere en aurora, sa han.
Brain, Halekas, Lin og deres kolleger håper å gruve Mars Global Surveyor-data for mer informasjon om auroras og kanskje bli sammen med det europeiske teamet som driver Mars Express for å få utfyllende data om blinkene som kan løse mysteriet om deres opprinnelse.
"Mars Global Surveyor ble designet for en levetid på 685 dager, men det har vært veldig verdifullt i mer enn seks år nå, og vi får fremdeles gode resultater," konstaterte Lin.
Arbeidet ble støttet av NASA. Coauthors with Brain, Halekas, Lin og Acu? A er Laura M. Peticolas, Janet G. Luhmann, David L. Mitchell og Greg T. Delory fra UC Berkeleys romforskningslaboratorium; Steve W. Bougher ved University of Michigan; og Henri R? me fra Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements i Toulouse.
Originalkilde: UC Berkeley News Release
