在火星夜晚首次探測到可見光范圍內(nèi)的發(fā)光 _火星

冬季期間火星極地地區(qū)發(fā)射的光的光譜分布(黑色) 。紫色曲線對應(yīng)于金星陰面大氣中分子氧的當量排放量。信用:歐空局
據(jù)列日大學(xué)：由列日大學(xué)(BE)行星和大氣物理實驗室(LPAP)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個科學(xué)小組剛剛利用歐洲航天局(ESA)的Trace Gas Orbiter (TGO)衛(wèi)星上的using諾曼德儀器首次觀測到了火星夜空中的亮光。
該儀器是在位于烏科爾的皇家空間高層大氣科學(xué)研究所開發(fā)的NOMAD光譜儀套件的一部分，并在列日航天中心進行了測試和校準。它于2008年被插入高度為400公里的圓形火星軌道。
最初設(shè)計用于繪制地球周圍紫外線臭氧層的地圖，UVIS-諾曼覆蓋了從近紫外線到紅色的光譜范圍。為此，該儀器通常朝向行星的中心，并觀察行星表面和大氣層反射的太陽光。
ULiège的行星學(xué)家Jean-Claude Gérard解釋說:“根據(jù)我們實驗室的提議，該儀器朝向行星的邊緣，以便從邊緣觀察其大氣。”“早在2020年，我們已經(jīng)能夠探測到40至150公里高度的綠色排放物的存在，這些排放物在火星日期間出現(xiàn) 。這是由于大氣的主要成分二氧化碳分子被太陽紫外線輻射分解所致。”
氧原子的漫長旅程
TGO衛(wèi)星在夜間觀測大氣層時，剛剛在40至70公里的高度探測到一個新的排放物。
LPAP大學(xué)的研究員Lauriane Soret解釋說:“這種排放是由于夏季大氣中產(chǎn)生的氧原子重組，并被風(fēng)帶到冬季高緯度地區(qū) 。”“在那里，原子與二氧化碳接觸后重組，重新形成處于激發(fā)態(tài)的氧氣分子，該分子松弛并發(fā)出可見光。”
這種光發(fā)射集中在南北兩極地區(qū)，那里的氧原子匯聚在來自對側(cè)半球的巨大軌道的向下分支。在可見光范圍內(nèi)，發(fā)射的強度很高。這一過程似乎每半個火星年逆轉(zhuǎn)一次，光度隨后會改變半球。
同一團隊利用金星快車衛(wèi)星的圖像分析了金星上類似的發(fā)射。在金星上，原子從陽光照射的一側(cè)移動到黑暗的一側(cè)，在那里它們發(fā)出和火星上一樣的光。
LPAP的研究人員在這些觀察中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。在強調(diào)了行星白天周圍存在一層綠光之后，他們確定了夜間的發(fā)射。
“這項研究將在TGO任務(wù)期間繼續(xù)進行，并將為我們提供有關(guān)火星上層大氣動力學(xué)及其在火星一年中的變化的寶貴信息，”Lauriane Soret繼續(xù)說道。“我們注意到，UVIS在同一地區(qū)也觀測到了另一種由一氧化氮(NO)分子引起的紫外輻射。比較這兩種排放將使我們能夠完善診斷并確定相關(guān)的過程。”
當氧原子和氮原子重組時，NO分子也會發(fā)光。正如來自O(shè)2分子的輻射一樣，原子在陽光中形成，被風(fēng)輸送到另一個半球，并在極地向下運動期間重新結(jié)合。
Jean-Claude Gérard說:“這些新的觀察結(jié)果對于未來的紅色星球之旅來說是出乎意料和有趣的。“極地地區(qū)的夜光如此強烈，以至于火星軌道上簡單而相對便宜的儀器就可以測繪和監(jiān)測大氣流動。未來的歐空局任務(wù)可以攜帶一臺照相機進行全球成像。此外，輻射強度足夠大，未來在軌道上或從火星地面上的宇航員可以在極地夜晚觀察到。”
LPAP的研究員Benoit Hubert總結(jié)道，“對這些排放物的遙感是探測40到80公里之間火星上層大氣的組成和動態(tài)的一個極好的工具。利用衛(wèi)星直接測量成分的方法無法到達這一地區(qū) 。"
這項研究發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。