美國國家航空航天局(NASA)的MAVEN探測器於2016年首次在火星上發現了一種極光，根據最新的探測結果，這種極光實際上是火星上最常見的極光。極光被稱為質子極光，可以幫助科學家跟蹤火星大氣中的水分流失。
在地球上，極光通常被認為是極地附近夜空中五顏六色的光，它們也被稱為北極光和南極光。然而，火星上的質子極光發生在白天，並發出紫外線，所以人類肉眼是看不見的
MAVEN的任務是調查這顆紅色星球是如何失去大量的大氣和水的，將它的氣候從一個可能有生命存在的地方轉變成一個寒冷、乾燥、不適宜居住的地方。由於質子極光是由來自火星水間接產生的，而火星水正處於向太空流失的過程中。
「在這項利用MAVEN/IUVS多年火星數據的新研究中，研究小組發現，大氣逃逸增加的時期與質子極光出現和強度的增加相對應。也許有一天，當行星際旅行變得司空見慣時，在南半球的夏天到達火星的旅行者將會坐在前排，觀看火星質子極光。這些旅行者將親眼目睹火星最後階段的水流失到太空。
不同的現象會產生不同種類的極光。然而，所有在地球和火星極光是由太陽活動，無論是爆炸的高速粒子稱為太陽風暴，火山噴發的氣體和磁場稱為日冕物質拋射，或陣風在太陽風，一連串的導電氣體吹不斷進入太空在每小時一百萬英裡。例如，當強烈的太陽活動擾亂地球的磁氣圈時，地球上的南北光就會發生，導致高速電子撞擊地球夜晚上層大氣中的氣體粒子並使它們發光。類似的過程產生了火星上的離散極光和彌散極光——這兩種類型的極光以前曾在火星的夜晚觀測到過。
這個動畫展示了火星上的質子極光。首先，太陽風質子以高速接近火星，並在火星周圍遇到一團氫氣。質子從火星氫原子那裡奪走一個電子，從而變成中性原子。由於中性粒子不受磁場的影響，原子會通過環繞火星的磁障波衝擊。最後，氫原子進入火星大氣層，與氣體分子碰撞，使原子發出紫外線。
當太陽風質子(被高溫剝奪了孤電子的氫原子)與火星白天的上層大氣相互作用時，就形成了質子極光。當它們接近火星時，來自太陽風的質子通過從位於火星氫冕外層邊緣的氫原子那裡竊取電子而轉變成中性原子。當這些高速進入的原子撞擊大氣時，它們的一些能量以紫外線的形式發射出來。
質子火星極光的圖像。MAVEN的成像紫外光譜儀觀察火星的大氣層，使圖像的中性氫原子和質子的極光同時(左)。觀察在正常情況下顯示磁碟上的氫和延長地球的大氣層從陰面上的優勢(中間)。質子極光是可見的重大光明肢體和磁碟(右);中性氫減去的貢獻。
當MAVEN團隊第一次觀察到質子極光時，他們認為這是一個相對不尋常的現象。「一開始，我們認為這些事件相當罕見，因為我們沒有找到正確的時間和地點，」科羅拉多大學博爾德大氣與空間物理實驗室(LASP)的研究科學家、該研究的第二作者邁克·查芬(Mike Chaffin)說。「但經過更仔細的觀察，我們發現質子極光在南方夏季白天觀測中出現的頻率遠遠高於我們最初的預期。研究小組發現，質子極光只佔白天觀測的14%，而當只考慮夏季白天觀測時，這一比例上升到80%以上。相比之下，IUVS在火星軌道上探測到的瀰漫性極光只佔有利幾何形狀的一小部分，而在數據集中，離散的極光探測就更少見了。
與南方夏季的相關性提供了一個線索，解釋為什麼質子極光如此普遍，以及它們如何被用來跟蹤水分流失。在火星南部的夏季，這顆行星在其軌道上離太陽最近的距離也很近，可能會發生巨大的沙塵暴。夏季變暖和塵埃活動似乎會迫使大氣中的水蒸氣升高，從而導致質子極光。太陽紫外線把水分解成氫和氧。輕氫受火星引力的束縛較弱，增強了火星周圍的氫冕，增加了氫對太空的損失。日冕中更多的氫使得與太陽風質子的相互作用更加普遍，使得質子極光更加頻繁和明亮。
休斯說：「創造火星質子極光所需的所有條件(例如太陽風質子、擴展的氫大氣和缺乏全球偶極磁場)在火星上比創造其他類型極光所需的條件更普遍。」」同時，MAVEN的觀察之間的連接增加大氣逃逸和增加質子極光頻率和強度意味著質子極光可以被用作代表氫電暈火星周圍發生了什麼，因此，代表的時候增加大氣逃逸和水損失。」