Nos yeux ne peuvent pas les voir, mais les aurores martiennes sont là, et plus courantes que nous ne le pensions. Les aurores martiennes ont été découvertes pour la première fois en 2016 par le vaisseau spatial MAVEN de la NASA. Maintenant, de nouveaux résultats élargissent nos connaissances sur ces aurores inhabituelles.
La plupart des lecteurs de Space Magazine connaissent les aurores de la Terre et comment elles sont créées. Lorsqu'un vent solaire suffisamment puissant frappe la magnétosphère terrestre, les particules (généralement des électrons mais parfois des protons) sont excitées et ionisent différentes composantes de l'atmosphère. Cela émet différentes couleurs et formes de lumière. Le phénomène crée un affichage éphémère émouvant qui captive l'œil. Les aurores sont généralement confinées aux latitudes polaires nord et sud, sauf lorsque le vent solaire est très puissant.
Les aurores martiennes sont similaires et différentes.
Les aurores martiennes sont toutes des aurores protoniques, et elles surviennent pendant la journée. Ils n'émettent que de la lumière ultraviolette, ce qui signifie que nos yeux sont aveugles à eux. Mais un instrument sur le vaisseau spatial MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) peut les voir. C'est ce qu'on appelle le spectrographe d'imagerie à ultra-violets (IUVS).
MAVEN étudie l'atmosphère martienne. L'une de ses questions est très spécifique: comment a-t-il perdu son atmosphère? Pour répondre, il observe la haute atmosphère, l'ionosphère et la façon dont Mars interagit avec le vent solaire. Dans le cadre de ses travaux, il a découvert les aurores protoniques de Mars.
Les aurores protoniques martiennes et la perte d’atmosphère et d’habitabilité de Mars sont liées. Mars est entourée d'une couronne d'hydrogène qui vient de la planète elle-même. Lorsque cet hydrogène s'échappe de Mars, il crée une perte d'eau. Il existe une corrélation entre le taux et l’intensité des aurores martiennes et la perte d’eau.
"Peut-être qu'un jour, quand les voyages interplanétaires deviendront monnaie courante ... les voyageurs assisteront de première main aux dernières étapes de Mars perdant le reste de son eau dans l'espace."
Andréa Hughes, auteure principale, Embry-Riddle Aeronautical University
Lorsque le vent solaire du Soleil frappe Mars, ce ne sont vraiment que des protons: des atomes d'hydrogène dont l'électron est arraché par une chaleur intense. Le proton frappe la couronne d'hydrogène, volant un électron et redevenant un atome avec une charge neutre. Puisqu'il est maintenant neutre, il contourne le choc d'arc de la magnétosphère de Mars. Ensuite, l'atome claque dans la mince atmosphère de Mars, entrant en collision avec des molécules de gaz et émettant une lumière ultraviolette.
«Dans cette nouvelle étude utilisant des données MAVEN / IUVS de plusieurs années sur Mars, l'équipe a découvert que les périodes de fuite atmosphérique accrue correspondent à des augmentations de l'occurrence et de l'intensité des aurores protoniques», a déclaré Andréa Hughes de Embry-Riddle Aeronautical University à Daytona Beach, en Floride. . Hughes est l'auteur principal d'un nouvel article intitulé «Aurore protonique sur Mars: un phénomène de Dayside omniprésent dans le sud de l'été». Il a été publié le 12 décembre dans le Journal of Geophysical Research, Space Physics.
«Peut-être qu'un jour, lorsque les voyages interplanétaires deviendront monnaie courante, les voyageurs arrivant sur Mars pendant le sud de l'été auront des sièges au premier rang pour observer les aurores boréales martiennes danser majestueusement à travers la journée de la planète (tout en portant des lunettes sensibles aux ultraviolets, bien sûr). Ces voyageurs assisteront directement aux dernières étapes de la perte de Mars de l'eau dans l'espace », a déclaré Hughes dans un communiqué de presse.
La première fois que MAVEN a repéré les aurores martiennes, les scientifiques pensaient que c'était un phénomène relativement rare. Mais maintenant, ils ont trouvé ces aurores protoniques UV beaucoup plus souvent. «Au début, nous pensions que ces événements étaient plutôt rares car nous ne cherchions pas aux bons moments et aux bons endroits», a déclaré Mike Chaffin, chercheur au Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale (LASP) de l'Université du Colorado Boulder et deuxième auteur. de l'étude.
"Mais après un examen plus approfondi, nous avons constaté que les aurores boréales se produisent beaucoup plus souvent dans les observations du sud de l'été que nous nous attendions au départ." L'équipe a trouvé des aurores protoniques dans environ 14 pour cent de leurs observations en bordure de jour, ce qui augmente à plus de 80 pour cent du temps lorsque seules les observations estivales en été sont prises en compte. "Par comparaison, l'IUVS a détecté des aurores diffuses sur Mars dans quelques pour cent des orbites avec une géométrie favorable, et les détections discrètes d'aurores sont encore plus rares dans l'ensemble de données", a déclaré Nick Schneider, co-auteur et responsable de l'équipe IUVS au LASP.
Le fait que ces aurores soient plus abondantes pendant l'été, en particulier l'été austral, a intrigué les scientifiques. C'était un indice sur la façon dont ils pouvaient suivre la perte d'eau continue de Mars. Mars est le plus proche du Soleil pendant le sud et l'été et reçoit donc plus de vent solaire. L'été peut également engendrer d'énormes tempêtes de poussière, qui non seulement créent de vastes tours de poussière jusqu'à 80 kilomètres de haut, mais forcent également la vapeur d'eau à monter dans l'atmosphère.
Les UV solaires séparent la vapeur d'eau en hydrogène et en oxygène, et l'augmentation de l'hydrogène dans la couronne d'hydrogène de Mars signifie que les interactions entre celle-ci et les particules solaires augmentent, créant des aurores UV.
"Toutes les conditions nécessaires pour créer une aurore à protons martienne (par exemple., les protons du vent solaire, une atmosphère d'hydrogène étendue et l'absence d'un champ magnétique dipolaire mondial) sont plus couramment disponibles sur Mars que ceux nécessaires pour créer d'autres types d'aurores », a déclaré Hughes. «De plus, le lien entre les observations de MAVEN sur l'augmentation de la fuite atmosphérique et l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des aurores protoniques signifie que les aurores protoniques peuvent en fait être utilisées comme un proxy pour ce qui se passe dans la couronne d'hydrogène entourant Mars, et donc, un proxy pour les périodes d'augmentation fuite atmosphérique et perte d'eau.
Plus:
- Communiqué de presse: L'aurore martienne retrouvée est en fait la plus courante; Fait la lumière sur le changement climatique de Mars
- Document de recherche: Aurore protonique sur Mars: un phénomène du jour omniprésent en été austral
- Space Magazine: Quand les tempêtes martiennes démarrent vraiment, elles créent des tours de poussière de 80 kilomètres de haut
- Résumé de recherche: Mars Express Observations of the Hydrogen Corona of Mars
