Ученые зафиксировали на Марсе явление, которое также можно увидеть на Земле

Красная планета по-прежнему полна загадок. На этот раз исследователи стали свидетелями необычного явления, запечатленного марсоходом Perseverance в режиме реального времени. Это открытие дает новые перспективы для изучения ближайшего планетарного соседа Земли.

Событие произошло 18 марта 2024 года, когда над кратером Езеро ночное небо окрасилось в слабый, но заметный зеленый оттенок. Камеры марсохода оказались в нужный момент включены, чтобы зафиксировать это свечение. Ранее астрономам было известно о подобных процессах в атмосфере Марса, но теперь люди смогли увидеть их собственными глазами.

Атмосфера Марса крайне разрежена — ее плотность составляет всего около 2% от земной. Кроме того, планета имеет лишь фрагменты магнитного поля, сохранившиеся в отдельных регионах благодаря намагниченным породам в коре, — в отличие от мощного магнитного щита, защищающего Землю.

Тем не менее, этих «магнитных островков» достаточно, чтобы на Марсе возникали полярные сияния. При определенном направлении солнечного ветра атмосфера вблизи таких областей начинает светиться в ультрафиолете. Изучая это УФ-излучение, специалисты предположили, что в марсианском небе могут происходить и другие, невидимые глазу эффекты.

Все планеты нашей системы имеют собственные варианты сияний, но марсианские особенно интересны. Они появляются в результате взаимодействия заряженных частиц (чаще всего солнечного происхождения) с атмосферными газами, при котором магнитное поле направляет их к планете, вызывая свечение. Цвет излучения зависит от конкретных условий и переходов электронов на разные энергетические уровни.

«Мы наблюдаем сияния на Марсе уже 20 лет, но все они были в ультрафиолетовом диапазоне. В зависимости от того, на какой энергетический уровень возвращается электрон, мы получаем сияния с разной длиной волны, то есть разного цвета, — отмечают авторы исследования. — Когда мы видим определенную длину волны, мы можем использовать квантовую механику, чтобы выяснить, имеет ли этот переход общий верхний уровень с какими-либо другими переходами. Если да, то мы знаем, что сияния на других длинах волн также должны присутствовать, даже если мы не наблюдаем их напрямую».

Именно наблюдения специфического ультрафиолетового свечения на длине волны 297 нм, связанного с переходами атомарного кислорода, натолкнули исследователей на мысль о существовании и зеленого излучения.

«Охота» за зеленым светом

Вдохновившись этой гипотезой, ученые начали поиски таинственного свечения. Это оказалось сложной задачей: большинство приборов, фиксирующих видимый диапазон, рассчитаны на дневные наблюдения, а марсианские сияния значительно тусклее земных. Лучшие шансы появляются сразу после мощных солнечных событий — таких, как корональный выброс массы (КВМ), — но реагировать в таких случаях нужно оперативно, что обычно трудно для орбитальных аппаратов.

В случае с КВМ 15 марта 2024 года все сложилось удачно. Perseverance имел нужные инструменты, а команда успела вовремя перестроить программу. Спустя несколько дней после выброса заряженных частиц с Солнца приборы зафиксировали избыточное свечение на длине волны 557,7 нм — характерный зеленый свет ионизированного кислорода.

Хотя этот цвет совпадает с земным полярным сиянием, марсианское выглядит иначе. «Мы привыкли видеть очень структурированные ленты с четкой формой. Однако зеленое сияние на Марсе более или менее полностью однородно. Все небо светится зеленым, во всех направлениях, независимо от того, стоите ли вы на экваторе или ближе к полюсам», — пояснили исследователи. При этом, по их словам, человеческий глаз на поверхности планеты вряд ли различил бы такой свет — зрение слабо улавливает цвета в условиях низкой освещенности.

Это была уже четвертая попытка группы зафиксировать явление при помощи Perseverance. Теперь ученые планируют продолжить наблюдения, чтобы глубже понять природу марсианских полярных сияний и выявить закономерности их возникновения.