不仅仅是地球上的天空在晚上会发光。欧洲航天局的微量气体轨道探测器(TGO)首次捕捉到火星周围的气辉现象。这一观察可能会导致有关这颗红色星球大气的新发现,并对其探索产生潜在影响。
这种气辉正是标题所暗示的:在某些条件下,上层大气中的原子发出漫射光,照亮夜空。正是由于这种气辉,即使忽略从地球另一边传播过来的太阳光,地球的天空也不会完全是黑的。
产生这种光的所有机制尚不完全清楚。正是出于这个原因,研究人员最近在阿拉斯加人工制造了一种气辉,以便深入研究其机制。
白天,来自太阳的辐射激发了火星大气中的二氧化碳分子,导致它们分解。这样我们就得到了碳原子和氧原子。这种分离会产生微弱的辉光,这种辉光于2020年首次被观测到。
另一方面,这种辐射发生在高海拔(约150公里),它只涉及火星的光照部分。因此,研究火星大气动力学的研究人员对此不感兴趣。为了获得更多有趣的信息,我们必须在较低的高度,大约50公里的高度上研究类似的辉光。
大约十年前,火星快车探测器已经在红外区域观察到这种辐射。但直到最近,还没有证据表明这个气辉火星人也冒险进入了可见领域。
这要感谢NOMAD,微量气体轨道器的紫外可见传感器。欧空局终于能够第一次在可见光区域观测到夜间的气辉。
另一种光的来源略有不同。她与上文提到的二氧化碳分解过程中的氧原子密切相关。这些原子随着风在大气中移动,直到到达地球未被照亮的一面。当它们进入阴影时,氧原子倾向于与二氧化碳结合,形成激发态的双氧分子。这些多余的能量随后被释放出来,表现为光的产生。
这一发现似乎是轶事,但它可能对行星科学家产生重大影响。事实上,这种空气辉光可以作为研究不同化学和物理过程的媒介。通过这种可见的气辉,研究人员将能够研究火星大气的组成和动态,而目前的机器传统上很难进行精确的测量。
“对这些排放物的研究是研究40至80公里之间火星大气组成和动力学的一个极好的工具”,里昂热大学的研究员Benoit Hubert解释说。
除了基础科学方面的挑战之外,这些测量还可以直接为未来火星任务的成功做出贡献。”“这些新的观察结果出乎意料,对未来的火星之旅来说非常有趣,”里昂热大学的研究员、这项研究的主要作者让-克洛德·格萨拉德高兴地说。
例如,可以利用气辉来局部估计大气的密度。这对于研究火星的不同设备来说是非常重要的数据。
首先,她直接影响轨道上飞行器的运行轨迹。它越高,卫星必须面对的摩擦就越大。因此,从长远来看,必须考虑到这一点,以充分纠正它们的轨迹,这样它们就不会过早地向地面俯冲。
探测车和其他地面设备也可以利用这些信息。火星的大气密度可能比地球小得多,但它仍然足以让航天器使用降落伞着陆。然而,它们减缓物体下落的能力直接取决于大气的密度。因此,研究空气辉光可以帮助工程师改进下一个探测车辆的部署。
剩下的就是更仔细地研究这个气辉了。好消息是,根据研究作者的说法,实现这一目标很容易。”这种来自夜空的光的强度是如此之高,以至于相对简单和便宜的仪器可以利用它来研究大气流动。未来的欧空局任务可以很容易地携带一台相机在全球范围内记录它,”格萨拉德总结道。
这份研究报告的全文可在这里查阅。