Placering af aurora på Mars. Billedkredit: ESA Klik for større billede
Auroras svarende til Jordens nordlys ser ud til at være almindelige på Mars ifølge fysikere ved University of California, Berkeley, der har analyseret seks års værdi af data fra Mars Global Surveyor.
Opdagelsen af hundreder af auroras i de sidste seks år kommer som en overraskelse, da Mars ikke har det globale magnetfelt, der på Jorden er kilden til aurora borealis og den antipodale aurora australis.
plot af de 13.000 auroral begivenheder på Mars
Ifølge fysikerne skyldes aurorerne på Mars ikke et planetvidt magnetfelt, men er i stedet forbundet med pletter af stærkt magnetfelt i skorpen, primært på den sydlige halvkugle. Og de er sandsynligvis heller ikke så farverige, siger forskerne: De energiske elektroner, der interagerer med molekyler i atmosfæren for at producere glød, genererer sandsynligvis kun ultraviolet lys - ikke jordens røde, grønne og blå.
”Det faktum, at vi ser auroras så ofte som vi gør, er forbløffende,” sagde UC Berkeley-fysiker David A. Brain, hovedforfatter af et papir om den opdagelse, der for nylig blev accepteret af tidsskriftet Geophysical Research Letters. ”Opdagelsen af auroras på Mars lærer os noget om, hvordan og hvorfor de sker andetsteds i solsystemet, herunder på Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune.”
Brain og Jasper S. Halekas, begge assisterende forskningsfysikere ved UC Berkeleys rumforskningslaboratorium, sammen med deres kolleger fra UC Berkeley, University of Michigan, NASA's Goddard Space Flight Center og University of Toulouse i Frankrig, rapporterede også deres fund i en plakat præsenteret fredag den 9. december på det amerikanske geofysiske unionsmøde i San Francisco.
Sidste år opdagede det europæiske rumfartøj Mars Express for første gang en flash med ultraviolet lys på nattesiden af Mars, og et internationalt team af astronomer identificerede det som en auroral flash i 9. juni 2005, udgaven af Nature. Efter at have hørt om opdagelsen henvendte UC Berkeley-forskere sig til data fra Mars Global Surveyor for at se, om en ombord UC Berkeley-instrumentpakke - et magnetometer-elektron-reflektionsmåler - havde fundet andre beviser på auroras. Rumfartøjet har kredset rundt om Mars siden september 1997 og siden 1999 er det blevet kortlagt fra en højde af 400 kilometer (250 miles) af Marsoverfladen og Mars 'magnetiske felter. Den sidder i en polær bane, der holder den altid kl. 14, når man er på nattsiden af planeten.
Inden for en time efter først at have været dybt ned i dataene opdagede Brain og Halekas bevis for en auroral flash - en top i elektronens energispektrum identisk med de toppe, der blev set i spektraerne i Jordens atmosfære under en aurora. Siden da har de gennemgået mere end 6 millioner optagelser ved hjælp af elektronreflektionsmåleren og fundet midt i dataene omkring 13.000 signaler med en elektronstop, der indikerer en aurora. Ifølge Brain kan dette repræsentere hundreder af aurorale begivenheder ved natten som den blitz, der ses af Mars Express.
Da de to fysikere præciserede placeringen af hver observation, faldt aurorerne nøjagtigt med margenerne på de magnetiserede områder på Marsoverfladen. Det samme team, ledet af medforfattere Mario H. Acu? A fra NASA's Goddard Space Flight Center og Robert Lin, UC Berkeley professor i fysik og direktør for Space Sciences Laboratory, har omfattende kortlagt disse overflademagnetiske felter ved hjælp af magnetometer / reflektionsmåler ombord på Mars Global Surveyor. Ligesom Jordens auroras forekommer, hvor magnetfeltlinjerne dykker ned i overfladen ved nord- og sydpolen, forekommer Mars 'auroras ved grænsen til magnetiserede områder, hvor feltlinjerne buer lodret ind i skorpen.
Af de hidtil 13.000 aurorale observationer synes de største at falde sammen med øget solvindaktivitet.
”Den blitz, Mars Mars har set, ser ud til at være i den lyse ende af energier, der er mulige,” sagde Halekas. "Ligesom på Jorden har rumvejr og solstorm en tendens til at gøre aurorerne lysere og stærkere."
Skildring af magnetfelt overflade på Mars
Jordens auroras forårsages, når ladede partikler fra solen smækker ned i planetens beskyttende magnetfelt og i stedet for at trænge ned til jorden, ledes langs feltlinjer til polen, hvor de tragt ned og kolliderer med atomer i atmosfæren for at skabe en oval lys omkring hver pol. Elektroner er en stor del af de ladede partikler, og auroral aktivitet er forbundet med en fysisk proces, der stadig ikke er forstået, som accelererer elektroner, hvilket producerer en tydelig spids i spektret af elektronenergier.
Processen på Mars er sandsynligvis den samme, sagde Lin, idet solvindpartikler er tragtet rundt til nattesiden af Mars, hvor de interagerer med skorpefeltlinjer. Det ultraviolette lys produceres, når partiklerne rammer kuldioxidmolekyler.
”Observationerne antyder, at der sker en accelerationsproces som på Jorden,” sagde han. "Noget har taget elektronerne og givet dem et spark."
Hvad det ”noget” er forbliver et mysterium, skønt Lin og hans UC Berkeley-kolleger læner sig mod en proces, der kaldes magnetisk genforbindelse, hvor magnetfeltet, der kører med solvindpartiklerne bryder og forbindes igen med skorpefeltet. De igen forbundne feltlinjer kan være det, der fører partiklerne til højere energi.
De overflademagnetiske felter, sagde Brain, er produceret af stærkt magnetiseret sten, der forekommer i plaster op til 1.000 kilometer bred og 10 kilometer dyb. Disse plaster opretholder sandsynligvis magnetisme tilbage fra da Mars havde et globalt felt på en måde svarende til hvad der sker, når en nål stryges med en magnet, hvilket inducerer magnetisering, der forbliver selv efter at magneten er trukket tilbage. Da Mars 'globale felt døde ud for milliarder af år siden, var solvinden i stand til at fjerne atmosfæren væk. Kun de stærke skorpefelter er stadig omkring for at beskytte dele af overfladen.
”Vi kalder dem mini-magnetosfærer, fordi de er stærke nok til at stå af solvinden,” sagde Lin og bemærkede, at markerne strækker sig op til 1.300 kilometer over overfladen. Ikke desto mindre er det stærkeste magnetiske felt i Mars 50 gange svagere end feltet på jordens overflade. Det er svært at forklare, hvordan disse felter er i stand til at tragt og accelerere solvinden effektivt nok til at generere en aurora, sagde han.
Hjerne, Halekas, Lin og deres kolleger håber at udnytte Mars Global Surveyor-data for mere information om aurorerne og måske slutte sig til det europæiske team, der driver Mars Express for at få supplerende data om de blink, der kan løse mysteriet med deres oprindelse.
"Mars Global Surveyor var designet til en levetid på 685 dage, men det har været meget værdifuldt i mere end seks år nu, og vi får stadig gode resultater," observerede Lin.
Arbejdet blev støttet af NASA. Coauthors med hjerne, Halekas, Lin og Acu? A er Laura M. Peticolas, Janet G. Luhmann, David L. Mitchell og Greg T. Delory fra UC Berkeleys rumforskningslaboratorium; Steve W. Bougher fra University of Michigan; og Henri R? me fra Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements i Toulouse.
Original kilde: UC Berkeley News Release
