Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Theo kết quả mới từ sứ mệnh, một loại cực quang sao Hỏa lần đầu tiên được xác định bởi tàu vũ trụ MAVEN của NASA vào năm 2016 thực sự là dạng cực quang phổ biến nhất xảy ra trên Hành tinh Đỏ. Cực quang được gọi là cực quang proton và có thể giúp các nhà khoa học theo dõi sự mất nước từ bầu khí quyển của sao Hỏa.
Tại Trái đất, cực quang thường được xem là những màn hình ánh sáng đầy màu sắc trên bầu trời đêm gần các vùng cực, nơi chúng còn được gọi là ánh sáng phía bắc và phía nam. Tuy nhiên, cực quang proton trên Sao Hỏa xảy ra vào ban ngày và phát ra tia cực tím, do đó nó không thể nhìn thấy bằng mắt người nhưng có thể phát hiện được bằng thiết bị Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS) trên tàu vũ trụ MAVEN (Mars Atherehere và Volility EvolutioN).
Nhiệm vụ của MAVEN là điều tra làm thế nào Hành tinh Đỏ mất phần lớn khí quyển và nước, biến đổi khí hậu từ nơi có thể hỗ trợ sự sống sang nơi lạnh, khô và khắc nghiệt. Do cực quang proton được tạo ra gián tiếp bởi hydro có nguồn gốc từ nước sao Hỏa đang trong quá trình bị mất vào không gian, nên cực quang này có thể được sử dụng để theo dõi sự mất nước liên tục của sao Hỏa.
Andréa Hughes thuộc Đại học Hàng không Embry-Riddle ở Bãi biển Daytona, Florida chia sẻ: “Trong nghiên cứu mới này sử dụng dữ liệu MAVEN / IUVS từ nhiều năm trên sao Hỏa, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các giai đoạn thoát khí quyển tăng lên tương ứng với sự gia tăng sự xuất hiện và cường độ của proton aurora”.
Hughes là tác giả chính của một bài báo về nghiên cứu này được xuất bản ngày 12 tháng 12 trên Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý, Vật lý Vũ trụ.
Có lẽ một ngày nào đó, khi du lịch liên hành tinh trở nên phổ biến, du khách đến Sao Hỏa trong mùa hè phía Nam sẽ có hàng ghế đầu để quan sát cực quang sao Hỏa nhảy múa khắp mọi nơi trên hành tinh (dĩ nhiên là đeo kính nhạy cảm với tia cực tím). Khách du lịch sẽ tận mắt chứng kiến các giai đoạn cuối cùng của Sao Hỏa mất phần còn lại của nước vào vũ trụ.
Hiện tượng khác nhau tạo ra các loại cực quang khác nhau. Tuy nhiên, tất cả cực quang trên Trái đất và Sao Hỏa đều được cung cấp năng lượng từ hoạt động của mặt trời cho dù đó là vụ nổ của các hạt tốc độ cao được gọi là bão mặt trời, phun trào khí và từ trường được gọi là phóng xạ khối vành hoặc gió giật trong gió mặt trời, một luồng điện tiến hành khí thổi liên tục vào không gian vào khoảng một triệu dặm mỗi giờ. Ví dụ, cực quang phía bắc và phía nam trên Trái đất xảy ra khi hoạt động năng lượng mặt trời dữ dội làm nhiễu loạn từ trường của Trái đất, khiến các electron tốc độ cao đâm vào các hạt khí trong bầu khí quyển phía trên trái đất và làm cho chúng phát sáng. Các quá trình tương tự tạo ra cực quang rời rạc và khuếch tán của sao Hỏa – hai loại cực quang đã được quan sát trước đây vào đêm sao Hỏa.
Proton aurora hình thành khi các proton gió mặt trời (vốn là các nguyên tử hydro bị tước đi các electron đơn độc của chúng bởi sức nóng dữ dội) tương tác với bầu khí quyển phía trên vào ngày của Sao Hỏa. Khi chúng đến gần Sao Hỏa, các proton đi vào cùng với gió mặt trời biến thành các nguyên tử trung tính bằng cách đánh cắp các electron từ các nguyên tử hydro ở rìa ngoài của corona hydro corona, một đám mây hydro khổng lồ bao quanh hành tinh. Khi những nguyên tử tới tốc độ cao đó bay vào bầu khí quyển, một phần năng lượng của chúng được phát ra dưới dạng tia cực tím.
Khi nhóm MAVEN lần đầu tiên quan sát cực quang proton, họ nghĩ rằng đó là một sự cố tương đối bất thường.
Mike Chaffin, nhà khoa học nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Không gian của Đại học Colorado (LASP), tác giả thứ hai của nghiên cứu cho biết: “Ban đầu, chúng tôi tin rằng những sự kiện này khá hiếm vì chúng tôi không nhìn đúng thời điểm và địa điểm. Nhưng sau khi xem xét kỹ hơn, chúng tôi thấy rằng cực quang proton đang xảy ra thường xuyên hơn nhiều trong các quan sát mùa hè phía nam so với dự kiến ban đầu.”
Nhóm nghiên cứu đã tìm thấy cực quang proton trong khoảng 14 phần trăm các quan sát ban ngày của họ, tăng lên đến hơn 80 phần trăm thời gian khi chỉ xem xét các quan sát mùa hè phía nam.
Mối tương quan với mùa hè phía nam đã cho một manh mối về lý do tại sao cực quang proton rất phổ biến và làm thế nào chúng có thể được sử dụng để theo dõi mất nước. Trong mùa hè phía nam trên Sao Hỏa, hành tinh này cũng ở gần khoảng cách gần nhất với Mặt trời trong quỹ đạo của nó và những cơn bão bụi khổng lồ có thể xảy ra. Mùa hè nóng lên và hoạt động bụi xuất hiện gây ra cực quang proton bằng cách buộc hơi nước cao trong khí quyển. Ánh sáng cực tím mặt trời phá vỡ nước thành các thành phần của nó, hydro và oxy. Hydro nhẹ bị ràng buộc yếu bởi lực hấp dẫn của sao Hỏa và tăng cường hydro corona xung quanh sao Hỏa, làm tăng mất hydro vào không gian. Nhiều hydro trong corona làm cho sự tương tác với các proton gió mặt trời trở nên phổ biến hơn, làm cho cực quang proton thường xuyên hơn và sáng hơn.
Tất cả các điều kiện cần thiết để tạo ra cực quang proton sao Hỏa (ví dụ, proton gió mặt trời, bầu khí quyển hydro mở rộng và không có từ trường lưỡng cực toàn cầu) thường có sẵn trên sao Hỏa hơn những thứ cần thiết để tạo ra các loại cực quang khác. Ngoài ra, mối liên hệ giữa các quan sát của MAVEN về sự thoát khí quyển và tăng tần số và cường độ của proton có nghĩa là proton aurora thực sự có thể được sử dụng như là một ủy quyền cho những gì xảy ra trong corona hydro xung quanh Sao Hỏa, và do đó, một proxy cho thời gian tăng lên thoát khí quyển và mất nước.
Nghiên cứu này được tài trợ bởi nhiệm vụ MAVEN. Điều tra viên chính của MAVEN có trụ sở tại Phòng thí nghiệm Vật lý Khí quyển và Không gian của Đại học Colorado ở Boulder, Colorado và NASA Goddard quản lý dự án MAVEN. NASA đang khám phá Hệ mặt trời của chúng ta và hơn thế nữa, khám phá những thế giới, ngôi sao và những bí ẩn vũ trụ gần xa với đội tàu hùng mạnh của chúng ta về các sứ mệnh không gian và trên mặt đất.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi NASA / Goddard Space Flight Center . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :