اكتشف العلماء نوعًا جديدًا غريبًا من الشفق القطبي المريخي

صور من مسبار الأمل تُظهر كوكب المريخ بدون شفق قطبي (يسار) وشفق قطبي بروتوني غير مكتمل (في الوسط واليمين). (EMM / WE)

لدينا رؤية جديدة لظاهرة مريخية رائعة ، وذلك بفضل التعاون بين مسبارين فضائيين يدوران في المدار.

وكالة ناسا كوكب المريخ الغلاف الجوي والتطور المتقلب ( مافن ) والإمارات العربية المتحدة مسبار الأمل تضافرت جهودهم لدراسة الشفق القطبي البروتوني فوق البنفسجي الذي يرقص ويتوهج عالياً في الغلاف الجوي للمريخ.

يكشف البحث الجديد أن هذه الأحداث النهارية ليست دائمًا منتشرة ، وخالية من الملامح وموزعة بالتساوي ، ولكنها ديناميكية ومتغيرة للغاية ، وتحتوي على هياكل دقيقة.

تشير ملاحظات EMM (مهمة الإمارات لاستكشاف المريخ) إلى أن الشفق القطبي كان واسع الانتشار وغير منظم لدرجة أن بيئة البلازما حول المريخ يجب أن تكون مضطربة حقًا ، لدرجة أن الرياح الشمسية كانت تؤثر بشكل مباشر على الغلاف الجوي العلوي أينما لاحظنا انبعاث الشفق. يقول عالم الكواكب مايك شافين من جامعة كولورادو بولدر.

من خلال الجمع بين الملاحظات الشفقية لـ EMM وقياسات MAVEN لبيئة البلازما الشفقية ، يمكننا تأكيد هذه الفرضية وتحديد أن ما كنا نراه كان في الأساس خريطة لمكان تمطر الرياح الشمسية على الكوكب.

الشفق البروتوني - الشفق الأكثر شيوعًا على الكوكب الأحمر - كان كذلك تم وصفه لأول مرة في 2018 ، كما هو موضح في بيانات MAVEN. تتشكل بشكل مشابه إلى حد ما لكيفية تشكل الشفق على الأرض ؛ ومع ذلك ، نظرًا لأن المريخ وحش مختلف تمامًا ، بدون غلاف مغناطيسي مدفوع داخليًا مثل الأرض ، فإن النتيجة النهائية فريدة بالنسبة للمريخ.

أقرب كوكب أحمر له مجال مغناطيسي عالمي هو a واهية الناجم عن أزيز الجسيمات المشحونة التي تتباطأ أثناء ارتطامها بالغلاف الجوي. على الرغم من ضعفها ، فإنها عادة ما تكون كافية لتحريف العديد من البروتونات والنيوترونات عالية السرعة التي تمطر من الشمس.

يتشكل الشفق البروتوني عندما تصطدم البروتونات الموجبة الشحنة في الرياح الشمسية بغلاف الهيدروجين الخاص بالمريخ وتتأين ، مما يسرق الإلكترونات من ذرات الهيدروجين لتصبح محايدة.

يسمح تبادل الشحنة هذا للجسيمات المحايدة بتجاوز صدمة المجال المغناطيسي حول المريخ ، حيث تمطر في الغلاف الجوي العلوي وتنبعث منها ضوء فوق بنفسجي.

كان يعتقد أن هذه العملية أنتجت بشكل موثوق انبعاث شفقي موحد على مدار أيام المريخ. تظهر الملاحظات الجديدة خلاف ذلك.

بدلاً من المظهر الجانبي السلس المتوقع ، تُظهر البيانات من مسبار الأمل أن الشفق القطبي أحيانًا يكون غير مكتمل ، مما يشير إلى أنه يمكن أن تكون هناك عمليات غير معروفة أثناء تكوين هذه الشفق.

هذا هو المكان الذي تدخل فيه مافن الصورة. تحمل المركبة المدارية التابعة لناسا مجموعة كاملة من أدوات البلازما ، لاستكشاف الرياح الشمسية ، والبيئة المغناطيسية ، والأيونات الحرارية في الفضاء حول المريخ.

لقد أخذ قياسات في وقت واحد بينما قام Hope بتصوير الشفق الغريب ، وسمحت البيانات المجمعة للعلماء بإعادة بناء السبب وراء ذلك.

رسم بياني يقارن آليات تشكيل الشفق البروتوني العادي وغير المكتمل. (مهمة الإمارات لاستكشاف المريخ / وكالة الإمارات للفضاء)

من خلال فحص عدة ملاحظات لبعثة الإمارات على المريخ للشفق القطبي المتقطع الذي له أشكال ومواقع مختلفة ، ودمج هذه الصور مع قياسات البلازما التي أجرتها بعثة ناسا للغلاف الجوي للمريخ ومهمة EvolutioN المتطايرة ، نستنتج أن عددًا من العمليات يمكن أن ينتج عنها شفق قطبي غير مكتمل. يكتب الباحثون في ورقتهم .

هذا الشفق القطبي غير المكتمل هو في الغالب نتيجة لاضطراب البلازما ، والذي يؤدي في بعض الظروف إلى ترسيب مباشر للرياح الشمسية عبر أيام المريخ بأكملها.

وبعبارة أخرى ، فإن التفاعل الفوضوي النادر بين المريخ والرياح الشمسية هو المسؤول عن الشفق القطبي غير المكتمل. على الرغم من أنه ليس من الواضح تمامًا ما هو التأثير على سطح المريخ.

ومع ذلك ، من الممكن أن تكون هناك آثار على الغلاف الجوي على المدى الطويل وفقدان المياه ؛ بدون مجال مغناطيسي عالمي ، يستمر المريخ في فقدان كليهما.

ومن المثير للاهتمام أن الشفق القطبي البروتوني - سواء كان أملسًا أو غير مكتمل - يمكن أن يساعدنا في فهم واحد على الأقل من هذه ، نظرًا لأن الهيدروجين المتضمن يتم إنشاؤه جزئيًا بواسطة الماء الموجود في الغلاف الجوي للمريخ المتسرب إلى الفضاء.

'ستكون هناك حاجة إلى العديد من دراسات البيانات والنمذجة المستقبلية ،' يكتب الباحثون ، 'لاستنباط الآثار الكاملة لهذه الظروف على تطور الغلاف الجوي للمريخ.'

تم نشر البحث في رسائل البحوث الجيوفيزيائية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.