火星上的极光

原文发表于2015年05月11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。

　　2014年12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)。

　　

                               
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2014年12月MAVEN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100到500千米。

　　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。”

　　MAVEN于2014年9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。”

要是我们平时也能看到极光就好了。