MAVEN и EMM сделали первые наблюдения пятнистого протонного сияния на Марсе

Миссия NASA MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) и марсианская миссия Объединенных Арабских Эмиратов (EMM) выпустили совместные наблюдения за динамическими событиями ного полярного сияния на е. Удаленные наблюдения полярных сияний с помощью EMM в сочетании с наблюдениями за плазмой на месте, сделанными MAVEN, открывают новые возможности для понимания марсианской атмосферы. Это сотрудничество стало возможным благодаря недавнему обмену данными между двумя миссиями и подчеркивает ценность многоточечных наблюдений в космосе. Исследование этих результатов опубликовано в журнале Письма о геофизических исследованиях.


В новом исследовании EMM обнаружил мелкомасштабные структуры в протонном полярном сиянии, охватившем всю дневную сторону Марса. Протонное полярное сияние, обнаруженное MAVEN в 2018 году, представляет собой разновидность марсианского полярного сияния, которое формируется, когда солнечный ветер, состоящий из заряженных частиц Солнца, взаимодействует с верхними слоями атмосферы. Типичные наблюдения за протонным полярным сиянием, сделанные MAVEN и миссией ESA (Европейского космического агентства) Mars Express, показывают, что эти полярные сияния кажутся гладкими и равномерно распределенными по полушарию. Напротив, EMM наблюдал протонное сияние, которое казалось очень динамичным и изменчивым. Эти «пятнистые протонные полярные сияния» образуются, когда турбулентные условия вокруг Марса позволяют заряженным частицам проникать прямо в атмосферу и светиться по мере их замедления.

«Наблюдения EMM показали, что полярное сияние было настолько широко распространено и дезорганизовано, что плазменная среда вокруг Марса должна была быть действительно нарушена до такой степени, что солнечный ветер непосредственно воздействовал на верхние слои атмосферы везде, где мы наблюдали полярное сияние», — сказал Майк Чаффин, MAVEN. и ученый EMM из Лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере и ведущий автор исследования. «Объединив наблюдения полярных сияний EMM с измерениями MAVEN среды плазмы полярных сияний, мы можем подтвердить эту гипотезу и определить, что то, что мы видели, было по сути картой того, где солнечный ветер обрушивался на планету».

Обычно солнечному ветру трудно достичь верхних слоев атмосферы Марса, потому что он перенаправляется ударной волной и магнитными полями, окружающими планету. Таким образом, неоднородные наблюдения протонного полярного сияния являются окном в редкие обстоятельства, при которых взаимодействие Марса и солнечного ветра носит хаотический характер. «Полное влияние этих условий на марсианскую атмосферу неизвестно, но наблюдения EMM и MAVEN сыграют ключевую роль в понимании этих загадочных событий», — сказал Чаффин.

Обмен данными между MAVEN и EMM позволил ученым определить причины пятнистого протонного сияния. EMM оснащен прибором Emirates Mars Ultraviolet Spectrograph (EMUS), который наблюдает за верхней атмосферой и экзосферой Красной планеты, сканируя изменчивость состава атмосферы и выход атмосферы в космос. MAVEN имеет полный набор плазменных инструментов, в том числе магнитометр (MAG), анализатор ионов солнечного ветра (SWIA) и инструмент супратермического и теплового состава ионов (STATIC), используемые в этом исследовании.

«Глобальные наблюдения EMM за верхними слоями атмосферы дают уникальный взгляд на регион, имеющий решающее значение для науки MAVEN», — сказал главный исследователь MAVEN Шеннон Карри из Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли. «Эти типы одновременных наблюдений исследуют фундаментальную физику динамики и эволюции атмосферы и подчеркивают преимущества международного научного сотрудничества».

Руководитель отдела исследований EMM Хесса Аль Матруши согласилась. «Доступ к данным MAVEN был необходим для того, чтобы поместить эти новые наблюдения EMM в более широкий контекст», — сказала она. «Вместе мы раздвигаем границы наших существующих знаний не только о Марсе, но и о взаимодействии планет с солнечным ветром».

Измерения с нескольких точек обзора уже доказали свою эффективность в исследованиях Земли и гелиофизики. На Марсе более полудюжины орбитальных аппаратов в настоящее время проводят научные наблюдения, а поскольку в южном полушарии Марса в настоящее время наблюдается лето, когда известно, что протонное полярное сияние наиболее активно, наблюдения с нескольких точек обзора будут иметь решающее значение для понимания того, как формируются эти события. Сотрудничество между EMM и MAVEN демонстрирует ценность науки об атмосфере Марса на уровне открытий, когда два космических корабля одновременно наблюдают за одним и тем же регионом.

Главный исследователь MAVEN базируется в Калифорнийском университете в Беркли, а Центр космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, руководит миссией MAVEN. Lockheed Martin Space построила космический корабль и отвечает за операции миссии. Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии обеспечивает навигацию и поддержку сети дальнего космоса. Лаборатория физики атмосферы и космоса (LASP) Университета Колорадо в Боулдере отвечает за управление научными операциями, а также за работу с общественностью и коммуникацию.