紫外线下火星夜空脉冲的广阔区域

2022-02-25 / 作者:猫咪资讯 / 来源:网络整理 / 阅读:531 /
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利用美国宇航局MAVEN(火星大气和挥发性演化)航天器上的成像紫外摄谱仪(IUVS)的新数据,科学家们发现,火星大气每晚在紫外线中脉冲三次,而且只在火星春季和秋季。IUVS数据还揭示了冬季极地上空意想不到的波浪和螺旋,同时也证实了欧空局火星快车航天器先前的结果,即这个夜天光在冬季......

利用美国宇航局MAVEN(火星大气和挥发性演化)航天器上的成像紫外摄谱仪(IUVS)的新数据,科学家们发现,火星大气每晚在紫外线中脉冲三次,而且只在火星春季和秋季。IUVS数据还揭示了冬季极地上空意想不到的波浪和螺旋,同时也证实了欧空局火星快车航天器先前的结果,即这个夜天光在冬季极地上空最亮。明亮的闪电发生在垂直风将气体带到密度较高的区域,加速产生一氧化氮并激发紫外线的化学反应。

This image shows the ultraviolet nightglow in the Martian atmosphere. Green and white false colors represent the intensity of ultraviolet light, with white being the brightest. The nightglow was measured at about 70 km altitude by the Imaging UltraViolet Spectrograph instrument on NASA’s MAVEN spacecraft. A simulated view of the Mars globe is added digitally for context. The image shows an intense brightening in Mars’ nightside atmosphere. The brightenings occur regularly after sunset on Martian evenings during fall and winter seasons, and fade by midnight. The brightening is caused by increased downwards winds which enhance the chemical reaction creating nitric oxide which causes the glow. Image credit: NASA / MAVEN / NASA’s Goddard Space Flight Center / CU / LASP.

这张图片显示了火星大气中的紫外线夜天光。绿色和白色假色代表紫外线的强度,白色最亮。夜天光号是由美国国家航空航天局的微型飞行器上的成像紫外摄谱仪在大约70公里的高度测量的。火星地球仪的模拟视图以数字方式添加到上下文中。这张照片显示了火星夜间大气中强烈的光亮。在秋冬季节的火星夜晚,亮度会在日落后有规律地出现,并在午夜时减弱。这种变亮是由不断增强的向下风引起的,向下风会增强化学反应,产生一氧化氮,从而产生辉光。图片来源:美国宇航局/微型飞行器/美国宇航局戈达德太空飞行中心/加州大学/ LASP。

马文不是第一个在火星上发现夜天光的航天器。这一荣誉属于欧空局的火星快车任务,该任务于2003年进入环绕红色星球的轨道。

但是马文是第一个抓住夜天光的人。一种动态的、不断发展的现象。

“直到2014年MAVEN出现,我们才真正能够在地球自转的过程中,每天拍摄5次这张完整的照片,”美国科罗拉多大学大气和空间物理实验室的研究员、发表在《地球物理研究杂志:空间物理》上的这项研究的主要作者Nick Schneider博士说。

在这项研究中,施耐德博士和他的同事使用MAVEN的IUVS仪器从5955公里(3700英里)的距离拍摄火星图像。

这些遥远的记录让研究小组能够追踪夜天光在整个地球上移动的轨迹。

施耐德博士说:“MAVEN的图像提供了我们对火星中层大气运动的首次全球洞察,中层大气是气流在最低层和最高层之间携带气体的关键区域。

同样来自科罗拉多大学大气和空间物理实验室的扎克·米尔比博士补充说:“紫外线主要来自大约70公里(43.5英里)的高度,最亮的地方大约有1000公里(621英里)宽,在紫外线中和地球的北极光一样明亮。

“不幸的是,火星大气层的组成意味着这些亮点不发射可见光波长的光,这将使它们被未来的火星宇航员看到。太糟糕了:每天晚上日落后,明亮的斑块会在头顶上加剧,并以300公里/小时(约180英里/小时)的速度飘过天空。"

The diagram explains the cause of Mars’ glowing nightside atmosphere. On Mars’ dayside, molecules are torn apart by energetic solar photons. Global circulation patterns carry the atomic fragments to the nightside, where downward winds increase the reaction rate for the atoms to reform molecules. The downwards winds occur near the poles at some seasons and in the equatorial regions at others. The new molecules hold extra energy which they emit as ultraviolet light. Image credit: NASA / MAVEN / NASA’s Goddard Space Flight Center / CU / LASP.

该图解释了火星夜光大气的成因。在火星的白天,分子被高能太阳光子撕裂。全球循环模式将原子碎片带到夜晚,在那里向下的风增加了原子重整分子的反应速度。在某些季节,向下的风出现在两极附近,而在另一些季节,则出现在赤道地区。新分子持有额外的能量,这些能量以紫外光的形式释放出来。图片来源:美国宇航局/微型飞行器/美国宇航局戈达德太空飞行中心/加州大学/ LASP。

该团队观察到的脉动揭示了火星大气中行星环绕波的重要性。

波的数量和它们的速度表明,火星的中层大气受到太阳加热的日常模式和行星巨大火山地形干扰的影响。

这些脉动点是最明显的证据,证明中层大气波与那些已知的支配上层和下层的大气波相匹配。

同样来自科罗拉多大学大气和空间物理实验室的Sonal Jain博士说:“MAVEN对大气损失和气候变化的主要发现表明了这些巨大的环流模式的重要性,这些环流模式将大气气体从地球表面输送到太空边缘。

接下来,作者计划从“侧面”观察夜天光,而不是从上面往下看,他们使用的是IUVS从地球边缘上方拍摄的数据。这种新的视角将被用来更准确地理解垂直风和季节变化。

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通过MAVEN/ IUVS夜天光观测对火星环流模式和大气潮汐成像。地球物理研究杂志:空间物理,2020年8月5日在线出版;doi: 10.1029/2019JA027318

本文基于美国国家航空航天局和科罗拉多大学提供的新闻稿。


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