موقع الشفق على سطح المريخ. حقوق الصورة: ESA اضغط للتكبير
يبدو أن الشفق القطبي الشبيه بالأضواء الشمالية للأرض شائع على كوكب المريخ ، وفقًا لعلماء الفيزياء في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، الذين حللوا بيانات ست سنوات من مسح المريخ العالمي.
إن اكتشاف مئات الشفق على مدى السنوات الست الماضية يأتي كمفاجأة ، حيث أن المريخ ليس لديه المجال المغناطيسي العالمي الذي على الأرض هو مصدر الشفق القطبي والشفق القطبي الأضداد.
مؤامرة من 13000 الأحداث الشفقية على كوكب المريخ
وفقًا للفيزيائيين ، فإن الشفق على كوكب المريخ لا يرجع إلى مجال مغناطيسي على مستوى الكوكب ، بل يرتبط برقعات المجال المغناطيسي القوي في القشرة ، في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية بشكل أساسي. ويقول الباحثون إنهم ربما لا يكونون ملونين أيضًا: إن الإلكترونات النشطة التي تتفاعل مع الجزيئات في الغلاف الجوي لإنتاج التوهج ربما تولد ضوءًا فوق بنفسجي فقط - وليس الأحمر والأخضر والأزرق.
قال عالم الفيزياء بجامعة كاليفورنيا بيركلي ديفيد أ. برين ، المؤلف الرئيسي لبحث حول الاكتشاف الذي قبلته مؤخرًا مجلة Geophysical Research Letters: "حقيقة أننا نرى الشفق في كثير من الأحيان كما هو مدهش". "إن اكتشاف الشفق على المريخ يعلمنا شيئًا عن كيفية وسبب حدوثها في مكان آخر في النظام الشمسي ، بما في ذلك المشتري وزحل وأورانوس ونبتون."
أبلغ كل من برين وجاسبر س.هاليكاس ، كلاهما فيزيائي أبحاث مساعد في مختبر علوم الفضاء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، إلى جانب زملائهم من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وجامعة ميشيغان ، ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لجامعة ناسا وجامعة تولوز في فرنسا ، عن النتائج التي توصلوا إليها في قدم ملصق يوم الجمعة 9 ديسمبر في اجتماع الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي في سان فرانسيسكو.
في العام الماضي ، اكتشفت المركبة الفضائية الأوروبية Mars Express لأول مرة وميضًا من الأشعة فوق البنفسجية على الجانب الليلي من كوكب المريخ ، وقد حدده فريق دولي من علماء الفلك على أنه وميض شفهي في عدد 9 يونيو 2005 من مجلة Nature. عند سماع هذا الاكتشاف ، لجأ باحثو جامعة كاليفورنيا في بيركلي إلى بيانات من Mars Mars Surveyor لمعرفة ما إذا كانت حزمة أدوات UC Berkeley على متنها - مقياس انعكاس إلكترون - قد اكتشف أدلة أخرى على الشفق. تدور المركبة الفضائية حول كوكب المريخ منذ سبتمبر 1997 ، ومنذ عام 1999 تم رسم خرائط على ارتفاع 400 كيلومتر (250 ميل) على سطح المريخ والحقول المغناطيسية للمريخ. يجلس في مدار قطبي يحافظ عليه دائمًا عند الساعة 2 صباحًا عندما يكون على الجانب الليلي من الكوكب.
في غضون ساعة من الخوض لأول مرة في البيانات ، اكتشف Brain and Halekas دليلاً على وميض شفهي - ذروة في طيف طاقة الإلكترون مماثلة للقمم التي شوهدت في أطياف الغلاف الجوي للأرض أثناء الشفق. ومنذ ذلك الحين ، قاموا بمراجعة أكثر من 6 ملايين تسجيل بواسطة مقياس انعكاس الإلكترون ووجدوا وسط البيانات حوالي 13000 إشارة مع ذروة إلكترون تدل على الشفق. وفقًا لـ Brain ، قد يمثل هذا مئات الأحداث الشفقية على الجانب الليلي مثل الفلاش الذي يشاهده Mars Express.
عندما حدد الفيزيائيان موضع كل ملاحظة ، تزامنت الشفق بدقة مع هوامش المناطق الممغنطة على سطح المريخ. قام نفس الفريق ، بقيادة المؤلفين المشاركين ماريو إتش أكو ، من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا وروبرت لين ، أستاذ الفيزياء بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ومدير مختبر علوم الفضاء ، برسم خرائط لهذه المجالات المغناطيسية السطحية باستخدام مقياس المغناطيسية / مقياس الانعكاس على متن المساح العالمي مارس. تمامًا كما تحدث الشفق الأرضي ، حيث تغوص خطوط المجال المغناطيسي في السطح عند القطبين الشمالي والجنوبي ، تحدث الشفق المريخي عند حدود المناطق الممغنطة حيث تتداخل خطوط المجال عموديًا في القشرة.
من بين 13000 ملاحظة شفقية حتى الآن ، يبدو أن أكبرها يتزامن مع زيادة نشاط الرياح الشمسية.
قال هاليكاس: "يبدو أن الفلاش الذي شهدته شركة مارس اكسبريس وصل إلى نهاية مشرقة من الطاقات الممكنة". "كما هو الحال على الأرض ، يميل الطقس الفضائي والعواصف الشمسية إلى جعل الشفق أكثر إشراقًا وقوة".
تصوير المجالات المغناطيسية السطحية على سطح المريخ
تحدث الشفق الأرضي عندما تصطدم الجسيمات المشحونة من الشمس إلى المجال المغناطيسي الواقي للكوكب ، وبدلاً من اختراقها للأرض ، يتم تحويلها على طول خطوط الحقل إلى القطب ، حيث تتدفق وتتصادم مع الذرات في الغلاف الجوي لتكوين شكل بيضاوي من الضوء حول كل قطب. الإلكترونات هي نسبة كبيرة من الجسيمات المشحونة ، والنشاط الشفقي مرتبط بعملية فيزيائية لا تزال غير مفهومة تسرع الإلكترونات ، وتنتج ذروة منبهة في طيف طاقات الإلكترون.
قال لين إن العملية على المريخ ربما تكون متشابهة ، حيث أن جسيمات الرياح الشمسية يتم توجيهها إلى الجانب الليلي من المريخ حيث تتفاعل مع خطوط المجال القشرية. يتم إنتاج الضوء فوق البنفسجي عندما تضرب الجزيئات جزيئات ثاني أكسيد الكربون.
وقال "تشير الملاحظات إلى أن بعض عمليات التسارع تحدث على الأرض". "شيء ما أخذ الإلكترونات وأعطاها ركلة."
ما هو هذا "الشيء" يبقى لغزا ، على الرغم من أن لين وزملائه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي يميلون نحو عملية تسمى إعادة التوصيل المغناطيسي ، حيث ينكسر المجال المغناطيسي الذي ينتقل مع جزيئات الرياح الشمسية ويعيد الاتصال بحقل القشرة الأرضية. يمكن أن تكون خطوط الحقل المعاد ربطها بجزيئات إلى طاقات أعلى.
وقال برين إن الحقول المغناطيسية السطحية تنتجها صخور ممغنطة للغاية تحدث في بقع يصل عرضها إلى 1000 كيلومتر وعمق 10 كيلومترات. ربما تحتفظ هذه الرقع بالمغناطيسية المتبقية من عندما كان للمريخ مجال عالمي بطريقة مشابهة لما يحدث عندما يتم إبرة الإبرة بمغناطيس ، مما يؤدي إلى مغنطة تبقى حتى بعد سحب المغناطيس. عندما مات حقل المريخ العالمي قبل مليارات السنين ، كانت الرياح الشمسية قادرة على تجريد الغلاف الجوي. فقط حقول القشرة القوية لا تزال موجودة لحماية أجزاء من السطح.
قال لين: "نسميها غلافًا مغناطيسيًا صغيرًا ، لأنها قوية بما يكفي لتحمل الرياح الشمسية" ، مشيرًا إلى أن الحقول تمتد حتى 1300 كيلومتر فوق سطح الأرض. ومع ذلك ، فإن أقوى مجال مغناطيسي للمريخ أضعف بمقدار 50 مرة من المجال الموجود على سطح الأرض. وقال إنه من الصعب شرح كيف أن هذه الحقول قادرة على توجيه وتسريع الرياح الشمسية بكفاءة كافية لتوليد الشفق.
يأمل Brain و Halekas و Lin وزملاؤهم في استخراج بيانات Mars Global Surveyor للحصول على مزيد من المعلومات عن الشفق وربما الانضمام إلى الفريق الأوروبي الذي يشغل Mars Express للحصول على بيانات تكميلية حول الومضات التي يمكن أن تحل لغز أصلها.
لاحظ لين: "تم تصميم Mars Global Surveyor لمدة 685 يومًا ، لكنها كانت ذات قيمة كبيرة منذ أكثر من ست سنوات حتى الآن ، وما زلنا نحقق نتائج رائعة".
تم دعم العمل من قبل وكالة ناسا. مؤلفون مع Brain و Halekas و Lin و Acu؟ a هم Laura M. Peticolas و Janet G. Luhmann و David L.Mitchell و Greg T. Delory من UC Berkeley's Laboratory Space Space ؛ ستيف بوغر من جامعة ميشيغان ؛ وهنري R؟ أنا من مركز d'Etude Spatiale des Rayonnements في تولوز.
المصدر الأصلي: UC Berkeley News Release
