Nuevo tipo de aurora marciana

Tenemos una nueva visión de un maravilloso fenómeno marciano, gracias a una colaboración entre dos sondas espaciales en órbita. La Atmósfera de Marte y Evolución Volátil (MAVEN) de la NASA y la Sonda Hope de los Emiratos Árabes Unidos han unido fuerzas para estudiar las auroras de protones ultravioleta que bailan y brillan en lo alto de la atmósfera de Marte.

La nueva investigación revela que estos eventos diurnos no siempre son difusos, monótonos y distribuidos uniformemente, sino que son muy dinámicos y variables y contienen estructuras de escala fina.

«Las observaciones de EMM (Emirates Mars Mission) sugirieron que la aurora estaba tan extendida y desorganizada que el entorno de plasma alrededor de Marte debe haber sido realmente perturbado, hasta el punto de que el viento solar estaba impactando directamente en la atmósfera superior dondequiera que observáramos la emisión de la aurora«, dice. científico planetario Mike Chaffin de la Universidad de Colorado Boulder.

«Al combinar las observaciones de auroras EMM con las mediciones MAVEN del entorno de plasma auroral, podemos confirmar esta hipótesis y determinar que lo que estábamos viendo era esencialmente un mapa de dónde el viento solar caía sobre el planeta«.

Las auroras de protones, las auroras más comunes en el planeta rojo, se describieron por primera vez en 2018, como se ve en los datos de MAVEN. Se forman de manera bastante similar a como se forman las auroras en la Tierra; sin embargo, dado que Marte es una bestia muy diferente, sin una magnetosfera impulsada internamente como la de la Tierra, el resultado final es exclusivo de Marte.

Lo más cercano que tiene el planeta rojo a un campo magnético global es uno endeble inducido por el zumbido de las partículas cargadas que se desaceleran a medida que chocan contra la atmósfera. Tan débil como es, por lo general es lo suficientemente adecuado para desviar muchos de los protones y neutrones de alta velocidad que caen del Sol.

Las auroras de protones se forman cuando los protones cargados positivamente en el viento solar chocan con la envoltura de hidrógeno de Marte y se ionizan, robando electrones de los átomos de hidrógeno para volverse neutrales.

Este intercambio de carga permite que las partículas neutras pasen por alto el arco de choque del campo magnético alrededor de Marte, lloviendo en la atmósfera superior y emitiendo luz ultravioleta.

Se pensó que este proceso producía de forma fiable una emisión auroral uniforme sobre el lado diurno de Marte. Las nuevas observaciones muestran lo contrario.

En lugar del perfil suave esperado, los datos de Hope Probe muestran que, a veces, la aurora es irregular, lo que sugiere que puede haber procesos desconocidos en juego durante la formación de estas auroras.

Aquí es donde MAVEN entra en escena. El orbitador de la NASA lleva un conjunto completo de instrumentos de plasma para sondear el viento solar, el entorno magnético y los iones térmicos en el espacio alrededor de Marte.

Simultáneamente tomó medidas mientras Hope tomaba imágenes de las extrañas auroras, y los datos combinados permitieron a los científicos reconstruir la razón detrás de esto.

«Al examinar múltiples observaciones de la Misión a Marte de los Emiratos de auroras irregulares que tienen diferentes formas y ubicaciones, y al combinar estas imágenes con mediciones de plasma realizadas por la misión Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN de la NASA, llegamos a la conclusión de que una serie de procesos pueden producir auroras irregulares«, dijeron los investigadores. escribir en su papel.

«Esta aurora irregular es principalmente el resultado de la turbulencia de plasma, que en algunas circunstancias conduce a la deposición directa del viento solar en todo el lado diurno marciano«.

En otras palabras, una rara interacción caótica entre Marte y el viento solar es responsable de la aurora irregular; aunque no está del todo claro cuál es el impacto en la superficie marciana.

Sin embargo, es posible que haya implicaciones para la atmósfera a largo plazo y la pérdida de agua; sin un campo magnético global, Marte continúa perdiendo ambos.

Curiosamente, las auroras de protones, tanto suaves como irregulares, pueden ayudarnos a comprender al menos uno de estos, ya que el hidrógeno involucrado está siendo creado parcialmente por el agua en la atmósfera marciana que se filtra al espacio.

«Se necesitarán muchos datos futuros y estudios de modelado«, escriben los investigadores, «para desentrañar todas las implicaciones de estas condiciones para la evolución atmosférica de Marte«.

Referencia

• Michael S. Chaffin et al. «Patchy Propton Aurora at Mars: A global view of solar wind precipitation across the martian dayside from EMM/EMUS«. Geophysical Research Letters. DOI: 10.1029/2022GL099881