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火星上的极光

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发表于 2015-7-9 20:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 sdfrog 于 2015-7-9 20:41 编辑

原文发表于20150511日,作者: Dr. Tony Phillips,译文略有修改。
  有朝一日,当人类登上火星时,他们可能会发现这颗红色星球的天空有时会呈现绿色。
  201412月末,美国宇航局火星大气与挥发物演化探测器(MAVEN)在火星北半球探测到范围广大的极光。这次被科学家称为“圣诞之光”的极光,延伸到了火星的赤道,几乎笼罩了火星的北半球。如果这样的极光发生在地球上,得州与佛罗里达的居民都可以看到。
  来自科罗拉多大学的尼克·施耐德(Nick Schneider)说:“这太奇妙了!火星上的极光看来要比我们原本想象的宽广得多。”他所领导的团队负责MAVEN搭载的紫外光谱成像仪(IUVS)

  
2014
12MAVEN搭载的紫外光谱成像仪(IUVS)拍摄到的极光叠加火星表面地图后的合成图。
  从图中可以看出极光遍布北半球且与地理位置无关。在5天时间内每次观测都监测到了极光。

  这并不是探测器第一次在火星上监测到极光。10年前,欧空局的火星快车探测器就曾经在火星南半球的“磁伞”中发现过紫外辐射。
  与地球不同,火星没有包裹整个行星的全球性地磁场,而只有一些伞状的磁场,就像雨后草地里长出的蘑菇。它们主要分布在南半球,是全球性磁场衰变了数十亿年后的遗迹。
  施耐德说:“一般认为这些伞状区域才是火星极光的发生区域,但是MAVEN却在这些区域之外发现了极光,这是新发现。”
  无论在地球还是火星上,极光都是太空中的高能粒子撞击上层大气层之后产生的。在地球上,这些粒子被我们的全球性地磁场引导到两极,这也就是为什么地球上的极光通常只出现在南北极地区。在火星上,由于不存在有序的全球性地磁场引导高能粒子,因此极光处处可见。
  施耐德说:“这些高能粒子从任意地方进入火星人气层。太阳风的磁场径直通向火星,甚至进入了大气层,而带电粒子则会跟随这些磁力线进入大气。”
  根据Maven的数据,导致这场“圣诞极光”的太阳风粒子就深入了火星大气,在距离地面不到100千米的区域引起了极光,这比地球上的极光高度要低,后者一般距离地面100500千米。
  与10年前的火星快车一样,MAVEN装配了一架紫外相机,因此它看到的景象与肉眼看到的不同,那在人的眼中情景如何?
  施耐德不太确定,“我们目前只在物理学角度进行了探讨,但我们可以做一些有根据的猜测。”
  尽管火星大气的主要成分是二氧化碳,但也含有一定量的氧,而氧则是极光产生色彩的关键因素。在火星大气中,激发态的氧会产生绿光。
  施耐德说:“至少在太阳抛出高能粒子时,火星的天空看上去很可能弥漫着绿色的光。”
  MAVEN20149月抵达火星,目的是研究一个行星演化的秘密,数十亿年前,火星曾被浓密的大气包裹着,使得它的表面温暖并能存在液态水,甚至可能孕育了蓬勃的生命。但是今天,古老的大气只剩下了一点点,使得火星成为了贫瘠的荒地。“
  火星大气去哪儿了?一个流行的理论是太阳风的侵蚀,由于火星没有全球性地磁场的保护,太阳风会将大气层上层物质剥离,观测极光能够帮助MAVEN的项目科学家更好地研究这一过程。
  施耐德正在等待新的数据,他还补充道:“我爱极光。”

发表于 2015-7-9 22:01 | 显示全部楼层
要是我们平时也能看到极光就好了。
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