Новости

Впервые в истории: на Марсе запечатлели удивительное явление, столь распространенное на Земле

Красная планета все еще хранит множество тайн. Недавно ученые стали свидетелями поистине удивительного явления на Марсе. И единственным его «очевидцем» в прямом эфире был марсоход Perseverance. Это наблюдение открывает новые возможности для изучения ближайшего соседа Земли.

Событие произошло 18 марта 2024 года. Когда ночное небо над кратером Езеро окрасилось в слабый, но отчетливый зеленый оттенок, камеры марсохода Perseverance были готовы запечатлеть это мгновение. Хотя о существовании таких явлений на Марсе было известно и ранее, в этот раз люди впервые смогли его увидеть.

Атмосфера Марса очень разреженная — ее плотность составляет примерно 2% от земной. Более того, Красная планета обладает лишь слабым и фрагментарным магнитным полем, которое сохранилось только в отдельных локализованных областях, где намагниченные минералы в коре хранят остатки некогда существовавшего глобального поля. Это совсем не похоже на мощный магнитосферный щит, защищающий Землю.

Тем не менее, даже этих локальных участков магнитного поля достаточно для возникновения полярных сияний. Когда солнечный ветер дует определенным образом, атмосфера вблизи этих магнитных «оазисов» начинает светиться в ультрафиолетовых волнах. Изучая эти УФ-сияния, ученые предположили, что в марсианской атмосфере происходит нечто большее, чем мы можем видеть.

Полярные сияния в Солнечной системе

У каждой планеты в Солнечной системе есть свой тип полярных сияний, но марсианские представляют особый интерес. Сияния возникают в результате энергетического взаимодействия между внепланетными и планетарными частицами (обычно атмосферными), опосредованного магнитным полем. Частицы (чаще всего солнечные) направляются полем к планете (обычно к полюсам), где сталкиваются с другими материалами, возбуждая электроны и создавая свечение, цвет которого зависит от условий.

«Мы наблюдаем сияния на Марсе уже 20 лет, но все они были в ультрафиолетовом диапазоне. В зависимости от того, на какой энергетический уровень возвращается электрон, мы получаем сияния с разной длиной волны, то есть разного цвета, — отмечают авторы исследования. — Когда мы видим определенную длину волны, мы можем использовать квантовую механику, чтобы выяснить, имеет ли этот переход общий верхний уровень с какими-либо другими переходами. Если да, то мы знаем, что сияния на других длинах волн также должны присутствовать, даже если мы не наблюдаем их напрямую».

Именно наблюдения специфического УФ-излучения (на длине волны 297 нанометров) от перехода атомарного кислорода и навели ученых на мысль о возможном существовании зеленого свечения.

Неуловимое сияние

Воодушевленные этой идеей, исследователи начали «охоту» за неуловимым зеленым светом. Эта задача оказалась непростой. Большинство инструментов на Марсе, работающих в видимом диапазоне, предназначены для дневных наблюдений, а не для поиска слабого ночного свечения. К тому же, марсианские сияния гораздо тусклее земных. Лучшее время для их поимки — сразу после особенно мощной солнечной вспышки, такой как корональный выброс массы (КВМ). Это означает, что нужно быть готовым действовать очень быстро, на что марсианские спутники не рассчитаны.

Но для КВМ, произошедшего 15 марта 2024 года, все сложилось удачно. Марсоход Perseverance оснащен инструментами, способными обнаружить искомый свет, а команда ученых была готова оперативно скорректировать программу наблюдений. И вот, через несколько дней после того, как миллиарды тонн заряженных частиц покинули Солнце, исследователи зафиксировали то, что искали: избыточное свечение в ночном небе Марса на длине волны 557,7 нанометра — видимое сияние ионизированного кислорода.

Хотя цвет марсианского зеленого сияния такой же, как у земного, выглядит оно совершенно иначе. «Мы привыкли видеть очень структурированные ленты с четкой формой. Однако зеленое сияние на Марсе более или менее полностью однородно. Все небо светится зеленым, во всех направлениях, независимо от того, стоите ли вы на экваторе или ближе к полюсам», — рассказали исследователи. По их словам, человеческий глаз, возможно, и не смог бы различить это свечение, находясь на Марсе, так как он плохо различает цвета при слабом освещении.

Это была четвертая попытка команды поймать данное явление с помощью Perseverance. Ученые планируют продолжить наблюдения, чтобы лучше понять механизм возникновения полярных сияний на Марсе и выявить возможные закономерности.