نوع جدید شفق قطبی مریخی توسط دانشمندان کشف شده است!!

تصاویری از کاوشگر امید که مریخ را بدون شفق (سمت چپ) و شفق پروتونی تکه‌تکه (وسط و راست) نشان می‌دهد. (EMM/EMUS)

به لطف همکاری بین دو کاوشگر فضایی در حال گردش، بینش جدیدی در مورد پدیده شگفت‌انگیز مریخ داریم.

ماون ناسا و کاوشگر امید امارات متحده عربی برای مطالعه شفق‌های پروتون فرابنفش درخشان به هم پیوسته‌اند که در اتمسفر مریخ می‌رقصند.

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که این رویدادهای روزانه همیشه پراکنده، بدون ویژگی و به طور یکنواخت توزیع نمی‌شوند، بلکه بسیار پویا و متغیر هستند و ساختارهایی در مقیاس ظریف دارند.

سیاره شناس مایک شافین از دانشگاه کلرادو بولدر: مشاهدات EMM (ماموریت مریخ امارات) حاکی از آن است که شفق قطبی به قدری گسترده و بی‌نظم است که محیط پلاسمایی اطراف مریخ باید واقعاً مختل شده باشد، تا جایی که باد خورشیدی مستقیماً بر اتمسفر بالای جو تأثیر می‌گذاشت.

با ترکیب مشاهدات شفق قطبی EMM با اندازه‌گیری‌های MAVEN از محیط پلاسمای شفق قطبی، می‌توانیم این فرضیه را تأیید کنیم.

شفق‌های پروتون – رایج‌ترین شفق‌های قطبی در سیاره سرخ – همانطور که در داده‌های ماون دیده می‌شود، برای اولین بار در سال 2018 توصیف شد. آنها تقریباً مشابه نحوه شکل‌گیری شفق‌های قطبی روی زمین هستند. با این حال، از آنجایی که مریخ بسیار متفاوت است، بدون مگنتوسفر درونی مانند زمین، نتیجه نهایی برای مریخ منحصر به فرد است.

نزدیکترین چیزی که سیاره سرخ به میدان مغناطیسی جهانی دارد، میدان مغناطیسی ضعیفی است که توسط وزوز ذرات باردار ایجاد می‌شود که هنگام برخورد به اتمسفر کاهش می‌یابند. به همان اندازه که ضعیف است، معمولاً برای منحرف کردن بسیاری از پروتونها و نوترون‌های با سرعت بالا که از خورشید می‌بارند، کافی است.

شفقهای پروتون زمانی تشکیل می‌شوند که پروتون‌های دارای بار مثبت در باد خورشیدی با پوشش هیدروژنی مریخ برخورد می‌کنند و یونیزه می‌شوند و الکترون‌ها را از اتم‌های هیدروژن می‌دزدند و خنثی می‌شوند.

این تبادل بار به ذرات خنثی اجازه می‌دهد تا شوک کمانی میدان مغناطیسی را در اطراف مریخ دور بزنند، در اتمسفر بالایی باران ببارند و نور ماوراء بنفش ساطع کنند.

تصور می‌شد که این فرآیند به‌طور قابل‌اطمینانی تابش شفق یکنواخت را در طول روز مریخ ایجاد می‌کند. مشاهدات جدید خلاف این را نشان می‌دهد.

به جای نمایه صاف مورد انتظار، داده‌های کاوشگر امید نشان می‌دهد که گاهی اوقات شفق تکه تکه است که نشان می‌دهد ممکن است فرآیندهای ناشناخته‌ای در طول شکل‌گیری این شفق‌ها وجود داشته باشد.

اینجاست که MAVEN وارد میدان می‌شود. مدارگرد ناسا مجموعه کاملی از ابزارهای پلاسما را برای کاوش باد خورشیدی، محیط مغناطیسی و یون‌های حرارتی در فضای اطراف مریخ حمل می‌کند.

همزمان در حالی که امید از شفقهای عجیب و غریب تصویربرداری می‌کرد، اندازه‌گیری‌هایی انجام شد و داده‌های ترکیبی به دانشمندان اجازه داد تا دلیل پشت آن را بازسازی کنند.

نمودار مقایسه مکانیسم‌های تشکیل شفق‌های پروتون نرمال و تکه‌ای. (ماموریت مریخ امارات/آژانس فضایی امارات)

با بررسی مشاهدات متعدد ماموریت مریخ امارات از شفق‌های تکه‌تکه‌ای که اشکال و مکان‌های متفاوتی دارند و ترکیب این تصاویر با اندازه‌گیری‌های پلاسمایی انجام شده توسط ماموریت اتمسفر مریخ و فرار فرار ناسا، به این نتیجه رسیدیم که تعدادی از فرآیندها می‌توانند شفق های تکه‌ای ایجاد کنند.

این شفق تکه تکه عمدتاً نتیجه تلاطم پلاسما است که در برخی شرایط منجر به رسوب مستقیم باد خورشیدی در سراسر روز مریخ می‌شود.

به عبارت دیگر، یک تعامل نادر آشفته بین مریخ و باد خورشیدی مسئول شفق‌های تکه‌ای است. اگرچه کاملاً مشخص نیست که تأثیر آن بر سطح مریخ چیست.

با این حال، ممکن است پیامدهایی برای اتمسفر طولانی‌مدت و از دست دادن آب وجود داشته باشد. بدون میدان مغناطیسی جهانی، مریخ همچنان هر دو را از دست می‌دهد.

جالب اینجاست که شفق‌های پروتون – هم صاف و هم تکه تکه – می‌توانند به ما در درک حداقل یکی از این موارد کمک کنند، زیرا هیدروژن درگیر تا حدی توسط آب در جو مریخ که به فضا نشت می کند ایجاد می‌شود.

محققان می‌نویسند: «بسیاری از داده‌ها و مطالعات مدل‌سازی آینده مورد نیاز خواهد بود تا پیامدهای کامل این شرایط برای تکامل اتمسفر مریخ مشخص شود.»

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

An Eerie New Kind of Martian Aurora Has Been Discovered by Scientists

By MICHELLE STARR 01 September 2022

https://www.sciencealert.com/an-eerie-new-kind-of-martian-aurora-has-been-discovered-by-scientists