NewFound Martian Proton Aurora可以帮助跟踪火星的水分损失

概念图像描绘了早期的火星环境（右） - 据信含有液态水和较厚的气氛 - 与今天在火星（左）看到的冷，干燥的环境相比。

根据该任务的新结果，2016年，2016年首次由美国宇航局的Maven SpaceCraft确定的Martian Aurora首先由美国宇航局的Maven SpaceCraft确定的是最常见的极光形式。Aurora被称为质子极光，可以帮助科学家从火星的气氛中跟踪水分。

在地球上，极光通常被视为极地地区附近的夜空中的彩色光芒，在那里它们也被称为北部和南方灯光。然而，火星上的质子极光发生在白天并脱掉紫外线，因此人眼是看不见的，而是对Maven（Mars气氛和挥发型进化）航天器上的成像紫外光谱仪（IUV）仪器是看不见的。

Maven的使命是调查红星的红星如何失去大部分大气和水，将气候从一个可能支持生命的人转变为冷，干燥和不透视的人。由于质子Aurora是间接地由来自Martian水的氢气产生的，因此这种极光可用于帮助跟踪正在进行的火星损失。

这个动画在火星上显示了一个质子极光。首先，太阳风质质子以高速接近火星，遇到围绕行星的氢气云。质子从火星氢原子窃取电子，从而成为中性原子。原子通过鲍瓦座，围绕火星的磁障碍，因为中性颗粒不受磁场的影响。最后，氢原子进入火星的气氛并与气体分子碰撞，导致原子发射紫外线。学分：NASA / MAVEN /戈达德太空飞行中心/丹加拉格尔

“在这项新的研究中，使用来自多个火星年的Maven / IUVS数据，该团队发现，大气逃逸的增加时期对应于质子极光的增加，”佛罗里达州的胚胎海滩胚胎瑞克阿尔族航空大学安德拉·休斯表示。休斯是一篇关于本研究的牵头作者今天（2019年12月12日）在地球物理研究，空间物理学杂志上发表。“也许有一天，当行星际旅行变得司空见惯时，达到南部夏天抵达火星的旅行者将有前排席位，以观察到地球的天花的马尔蒂尼·普罗兰 - 庄严跳舞（当然，穿着紫外线敏感护目镜时）。这些旅行者将首先见证火星的最后阶段失去了其水的剩余时间。“Hughes于2019年12月12日在旧金山的美国地球物理联盟会议上展示了该研究。

不同现象产生不同种类的极光。然而，地球和火星的所有极光都是由太阳能活动的动力，无论是被称为太阳风暴的高速颗粒，气体和磁场都被称为冠状大量喷射的爆发，还是太阳风中的阵风，导电气体连续吹入空间，在每小时约百万英里。例如，地球上的北部和南方灯发生在暴力太阳能活动中发生扰乱地球的磁层，导致高速电子在地球夜间大气中的气体颗粒中，使它们发光。类似的过程产生火星的离散和漫射极光 - 前面在火星夜间观察到的两种类型的极光。

当太阳风质子（通过强烈的热量剥离它们的静态电子的氢原子）时，质子奥罗拉形式与火星的杜斯坦的上层大气相互作用。当它们接近火星时，通过从火星氢电晕的外边缘的氢原子窃取电子，通过从氢原子窃取的电子，将太阳风中的质子转变为中性原子。当那些高速入射原子击中气氛时，它们的一些能量被释放为紫外线。

Mars proton极光的图像。Maven的成像紫外光谱仪观察火星的气氛，同时制作中性氢气和质子极光的图像（左）。在正常情况下的观察结果显示磁盘上的氢气，并从夜间的有利位置（中间）的平行中的延长气氛。质子奥罗拉是肢体和磁盘（右）上的显着亮光;随着中性氢的贡献，揭示了质子极光的分布，表明它在亮度刚刚离开火星磁盘，因为精力充沛的中性落入大气中。

当Maven团队首次观察到Proton Aurora时，他们认为这是一个相对不寻常的发生。“起初，我们认为这些事件相当罕见，因为我们没有看出正确的时代和地点，”科罗拉多大学博尔德大气和空间物理学（LASP）和第二作者的研究科学家Mike Chaffin说研究。“但在仔细看来之后，我们发现质子极光在南部夏季观察中的常时频率远远超过我们最初预期的。”该团队发现质子极光约占他们的日常观察的约14％，这增加到80％以上的时间，只有在考虑南部夏季观察时才增加了80％。“相比之下，IUV检测到MARS上的漫反射极光，距离有利几何的轨道中的几个轨道，并且在数据集中仍然罕见的离散极光检测，”LASP的IUVS团队的CONUTHOR和IUV队领导的尼克施耐德说。

与南部夏天的相关性提出了为什么Proton Aurora为什么这么普遍，它们如何用于跟踪水损失。在南夏夏季，地球也在其轨道上与阳光最近的距离，并且可能发生巨大的沙尘暴。夏季变暖和灰尘活动似乎通过强迫大气中的水蒸气来引起质子极光。太阳能极端紫外光将水分解成其组分，氢气和氧气。光氢气通过火星的重力弱束缚，并增强了火星周围的氢气，增加了氢气损失到空间。电晕中更多的氢气使与太阳风质子的相互作用更常见，使质子极光更频繁和更亮。

“制造火星质子极光所需的所有条件（例如，太阳风质子，延长的氢气氛和全球偶极磁场的不存在）比制造其他类型的极光所需的马斯更常见，”休斯。“此外，Maven对大气逃逸的增加和质子极光频率和强度增加的联系意味着质子极光实际上可以用作围绕火星氢电晕发生的东西的代理，因此，代理是增加的代理大气逃逸和水分损失。“

参考：“火星上的质子极光：南夏天普遍存在的现象“byandréahughes，迈克尔·伊卓，埃德文Mierkiewicz，贾斯汀迪班，声音吉恩，尼古拉斯施奈德，Mayyasi和布鲁斯·乔布斯基，2019年10月12日，JGR Space Physicics.doi：
10.1029 / 2019JA027140

这项研究是由MAVEN任务资助的。Maven的主要调查员是基于Colorado大学的博尔德，科罗拉多州的大气和空间物理学实验室，美国宇航局戈达德设法Maven项目。美国国家航空航天局（NASA）正在探索我们的太阳系以及更远的地方，通过我们强大的太空和地面任务车队，探索远近的世界，恒星和宇宙之谜。