人類第一次在火星大氣層中探測到綠色氣輝

2020-12-03 科技領航人

根據ExoMars(ExoMars是一個由ESA和NASA進行的非載人火星探測任務)追蹤氣體軌道飛行器進行的大氣觀測,在火星的大氣層中發現了綠色氣輝。這是第一次在地球以外的星球上發現了這種綠光效應。

圖註:歐空局(ESA)的ExoMars微量氣體軌道飛行器在火星大氣中探測到綠色氣輝圖。根據《自然天文學》上發表的最新研究稱,火星與地球一樣,在其白天的大氣層中都排放出綠色的氣輝。當太陽光線激發高層大氣中的氧分子時,就會產生這種綠色氣輝。

這種綠色的發光效果非常微弱,但在國際空間站內的太空人,由於其獨特的觀測角度,這些太空人們能觀察到地球大氣層上發生的該現象。當他們觀察地球的輪廓時,在行星的邊緣與太空相交匯的地方,他們觀察到了綠色的氣輝。

圖註:2011年國際空間站(ISS)觀測到的地球大氣中的綠色氣輝。綠色氣輝不要與極光(通常被稱為北極光和南極光)混淆。極光源於大氣分子(即氧氣和氮氣)與快速移動的粒子(即電子)之間的碰撞,這些粒子起源於地球磁場。綠色氣輝發射還涉及產生綠色色調的氧原子,但是當太陽光線直接激發這些原子和分子(火星缺少強磁場)時,就會發生白光,破滅的分子重組時會發射出夜天光。

極光

是的,火星有氧氣,儘管與地球大氣含量相差很遠。實際上,火星上的大氣氧是二氧化碳分解後的副產物,這是太陽射線將二氧化碳兩個氧原子分解的結果。根據比利時列日大學的讓-克洛德·蓋拉德(Jean-ClaudeGérard)領導的最新研究,正是這種過程產生了綠色光。

在40年前,預計綠色氣輝就已經存在於火星上,但這是人類第一次在火星上探測到綠色氣輝——ExoMars微量氣體軌道器探測到了這一現象,該衛星自2016年以來一直在火星上空飛行。軌道器利用其NOMAD探測到了激發的氧氣。NOMAD是軌道器上的紫外線光譜儀,它在紫外線和可見光下掃描火星的日間表面。

「先前的觀測結果未在火星上捕獲任何種類的綠色氣輝,因此我們決定重新定位紫外可見光譜儀 ……指向火星的'邊緣',類似於您在地球圖像中看到的透視圖。」來自比利時皇家太空航空學院的安·卡琳·范德勒(Ann Carine Vandaele)在ESA新聞稿中解釋說。

研究人員在火星表面上方20到400公裡之間進行了測量。在所有這些高度都發現了綠色的氧氣排放,但在地面以上80公裡處最強。強度根據火星和太陽之間的距離變化而變化。

有趣的是,這項技術現在可以用來測量火星大氣的密度。這可能證明對即將進行的任務有用,在這些任務中,工程師需要解釋軌道衛星和降落傘將探測器送至地面所經歷的大氣阻力。

從火星表面看地球和金星。

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