來自紅色星球的綠光,它掩蓋了什麼秘密,是生命嗎?

簡介:天文學家在火星表面觀測到目前只在地球大氣層見到過的光帶,推測是火星大氣分子原子反射光造成的。

圖示 :科學家探測到火星大氣層上奇異的類地光環

這是首次在地外行星大氣層上發現這樣的現象。

火星軌道飛行器在探測火星大氣層時記錄了這不同尋常的景象。火星,這顆紅色的星球被一條綠色光帶環繞。在此之前,人類從未在地球以外的行星上觀測到這樣的現象。

歐洲航天局(ESA)發射的ExoMars跟蹤氣體軌道器(TGO)檢測出火星大氣層中氧原子釋放出的綠色光芒與地球上絢麗的極光相似。

「這預示著前方還有更多的未知在等待著我們」

最新的研究發現已在科學雜誌《自然天文學》(Nature Astronomy)上發表。此次重大發現之前,科學家們從未觀測到火星上的綠色光帶,但早在40年前,科學家們就預測到了它的存在。這種光芒是由陽光與行星大氣中的分子與原子結合而產生的。

比利時列日大學的Jean-Claude Gérard 是發表這項研究的主要作者,他說:「地球上亮度最高的放射粒子來自夜間氣輝,更具體地說,是源於氧原子放射出的特定的波長,這種光在其他行星上從未見到過。「

北極光是極光的一種,空間天氣爆發時會出現。太陽釋放出高能帶電粒子以太陽風的形式到達地球,使地球電離層的氧原子和氮原子激發,我們便看到了燦爛美麗的極光。

極光的形式多樣。有的呈片狀掛於天邊;有的呈弧線形懸於天幕;又或是呈射線狀劃過天際。每一種形態都別有洞天。

在地球上,這抹綠色的夜間光輝十分微弱,所以我們很難觀察到,但對國際空間站(ISS)的宇航員們來說並非難事。宇航員們拍攝到了地球側面邊緣的大氣狀態,讓我們看到了這神秘的綠色光環。

國際空間站拍攝到的地球的綠色光環(ESA)

國際空間站拍攝到的地球的綠色光環。(ESA)

為了考察火星大氣層上的綠光,研究團隊在這項新科研上使用了同樣的方法,在TGO上安裝了帶有紫外和可見光光譜儀(UVIS)的最低點及掩星探測元件(NOMAD)來探索火星大氣層。

來自比利時皇家空間研究所的科研人員Ann Carine Vandaele,是這項研究報告的合著者,他曾表示:「我們之前從來沒有觀測到火星上有任何形式的綠光,所以我們決定調整UVIS最低點頻道的方向,使其指向火星的‘邊緣’,這一視角與國際空間站拍攝地球照片的視角相似。

從2019年4月24日到12月1日,軌道探測器對火星地表上空20千米至400千米之間進行了一系列的觀測,每繞火星運行一圈掃描兩次。最終,研究人員們收集到有關火星綠光的所有資料,並發現在海拔80千米的上空,輻射最強。Jean-Claude Gérard 指出:「這次研究的結果與之前的理論模型一致,但與地球上空的綠光不同。與火星的綠光相比,地球的這段可見光放射性要微弱的多。這表明我們對氧原子的特性有待深究,這對我們研究原子和量子物理學至關重要。

研究發現,火星上空的綠光的主要成分是二氧化碳和二氧化碳分解產生的一氧化碳和氧氣。分解產生的氧原子在可見光和紫外線下發光,而且在可見光下的放射強度是紫外線下的16.5倍。

通過研究火星大氣,科學家們能夠獲取大量大氣內部組成的資訊,研究太陽活動對火星的影響以及火星圍繞寄主星的軌道。

科學家們已經找到證明火星原始生命存在的證據,他們認為這顆孤寂、荒涼、乾燥的行星或許曾經是一個溫暖溼潤、孕育著生命的世界,但在數十億年的演化中,大氣逐漸稀薄,生命也漸漸消亡。所以,一探火星大氣也許會讓我們獲悉這些可能存在過的生命曾經在這顆星球上的故事以及歷史演化。

摘要:地球極光光譜中遍佈著由氧原子受能量激發而釋放出的波長為557.7nm波段,於是光呈現出綠色。根據觀測顯示,白天,這層薄薄的綠色光輝覆蓋在地球海拔約90km處,迄今為止,沒有在其他行星上發現這一現象。本文所述晝氣輝來自地外行星,由來自歐洲航天局的ExoMars跟蹤氣體軌道器上的NOMAD以及紫外和可見光光譜儀進行探測。探測器通過特殊觀測方式,對火星晝側邊緣進行掃描,為研究557.7nm波段譜線的強度和可變性隨海拔變化的規律提供了支持。

研究發現,在大約海拔80km和120km處強度最高,分別與二氧化碳在太陽萊曼α射線和極端紫外輻射下的光解強度相一致。而且,在同一高海拔處,紫外線波段297.2nm附近,檢測出氧原子釋放出較弱的輻射強度。通過對氧原子輻射強度進行同步測量,研究人員直接計算出在可見光下的輻射強度與在紫外線下的比率是16.5,從而進一步闡明瞭非協調從頭計演算法與大氣測量法之間存在的爭議,但即使多方努力,這一爭議仍然存在。科學家們把這個比率作為測量標準,將紫外線和可見光的光譜區相聯繫。其結果將對極光與氣輝的研究進程和光譜校準產生影響。

作者: inverse

FY: 夏月星夕

選文:天文志願文章組-曜

翻譯:天文志願文章組-夏月星夕

審核:天文志願文章組-

終審:天文志願文章組-

排版:天文志願文章組-零度星系

美觀:天文志願文章組-

參考資料

1.維基百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自:網址:https://www.inverse.com/science/mars-aurora

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