Nový pohled na marťanské polární záře nabídla spolupráce dvou vesmírných programů zaměřených na rudou planetu. Prvním týmem byli vědci pracující okolo americké planetární sondy MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), druhým byli experti z mise Spojených arabských emirátů EMM (The Emirates Mars Mission) se sondou Hope Probe.

Právě kombinované pozorování těchto dvou týmů nyní přineslo nové cenné poznatky o jedinečné atmosféře Marsu. Vědci se společně rozhodli studovat polární záře, které tančí a září vysoko v atmosféře planety. Článek popisující jejich poznatky byl nedávno publikován ve vědeckém časopisu Geophysical Research Letters.

Vědci se zaměřili konkrétně na protonové aurory. Marťanské protonové polární záře experti poprvé popsali v roce 2018, jde o nejběžnější polární záře na rudé planetě. Tato polární záře na Zemi nemá obdobu, oproti naší planetě je totiž Mars bez vnitřně řízené magnetosféry, a polární záře se tak vytváří jiným způsobem. 

close Nejednotná protonová polární záře na Marsu vzniká, když turbulentní podmínky kolem planety umožňují nabitým vodíkovým částicím ze Slunce proudit do atmosféry Marsu. info Zdroj: EMM/EMUS zoom_in Nejednotná protonová polární záře na Marsu vzniká, když turbulentní podmínky kolem planety umožňují nabitým vodíkovým částicím ze Slunce proudit do atmosféry Marsu.

Marťanské protonové polární záře vznikají, když sluneční vítr složený z nabitých částic interaguje s horními vrstvami atmosféry. Kladně nabité protony ve slunečním větru se srazí s vodíkovým obalem Marsu, stanou se ionizovanými a díky elektronům z atomů vodíku se stanou neutrálními. Tato výměna náboje umožňuje neutrálním částicím obejít rázovou vlnu magnetického pole kolem Marsu a následně prší v horních vrstvách atmosféry a vyzařují ultrafialové světlo.

Polární záře je nepravidelné, proměnlivé elektromagnetické záření vytvářené v atmosféře tokem nabitých částic z okolního prostoru. Energetické částice pronikají do hlubších vrstev atmosféry, kde excitují neutrální molekuly. Typickým zdrojem nabitých částic z vnějšího prostředí je sluneční vítr. Na Zemi se polární záře typicky vytvářejí v polárních oblastech, kde podél uzavřených siločar vlastního magnetického pole planety pronikají do atmosféry nabité částice. U planet bez vlastního magnetického pole se polární záře vyskytují také, nejsou už ale vázány na polární oblasti, protože tyto planety žádné magnetické póly nemají.

Dosud se předpokládalo, že tento proces spolehlivě produkuje polární záře, které vypadají hladce a jsou rovnoměrně rozmístěné po celé polokouli. Nová pozorování vědců z EMM však ukazují opak. Výzkumný tým totiž objevil jemné struktury a slabší a silnější místa v protonové polární záři, která pokrývala celou denní stranu Marsu. To naznačuje, že ve vytváření marťanských auror mohou být ve hře další, dosud neznámé procesy.

Podle těchto nových poznatků se protonové polární záře jeví jako vysoce dynamické a variabilní. Podobně nerovnoměrná záře se podle vědců tvoří tehdy, když turbulentní podmínky kolem Marsu umožňují nabitým částicím zaplavit se přímo do atmosféry a při zpomalení pak vydávat záři.

close Snímky z 5. srpna ukazují typické atmosférické podmínky, v nichž přístroje nedetekují žádnou neobvyklou aktivitu. 11. srpna a 30. srpna ale pozorovaly nerovnoměrnou polární záři na obou vlnových délkách, což značí turbulentní interakce se slunečním větrem info Zdroj: EMM/EMUS zoom_in Snímky z 5. srpna ukazují typické atmosférické podmínky, v nichž přístroje nedetekují žádnou neobvyklou aktivitu. 11. srpna a 30. srpna ale pozorovaly nerovnoměrnou polární záři na obou vlnových délkách, což značí turbulentní interakce se slunečním větrem

„Pozorování EMM naznačilo, že polární záře na Marsu byla tak rozšířená a neuspořádaná, že muselo být narušeno plazmové prostředí kolem planety. A to do té míry, že sluneční vítr přímo dopadal na horní vrstvy atmosféry všude, kde jsme polární záři pozorovali,“ vysvětlil planetární vědec a hlavní autor studie Mike Chaffin z University of Colorado Boulder.

Místo řádu chaos

Kombinace pozorování obou týmů pak tuto hypotézu potvrdila. „To, co jsme viděli, byla v podstatě mapa míst, kde sluneční vítr ‚pršel‘ na planetu,“ upřesnil Chaffin. Popsaná turbulence plazmy tak v podstatě vedla k přímému usazování slunečního větru na Marsu během celého marťanského dne.

Za normálních okolností je pro sluneční vítr velmi obtížné dosáhnout horní atmosféry Marsu, protože je většinou přesměrován rázovou vlnou a magnetickými poli obklopujícími planetu. Nová pozorování nesourodé protonové polární záře jsou proto oknem do vzácných okolností – takových, během kterých je interakce Marsu a slunečního větru takříkajíc chaotická.

Zatím však není jasné, zda a do jaké míry tato interakce se slunečním větrem ovlivňuje planetu i na jejím povrchu. „Úplný dopad těchto podmínek na atmosféru Marsu není znám, ale pozorování misí EMM a MAVEN budou hrát klíčovou roli v pochopení těchto záhadných událostí," nastínil Chaffin.

| Video: Youtube

Podle odborníků také nelze vyloučit, že protonová polární záře může mít potenciálně důsledky i na dlouhodobé ztráty atmosféry a vody na planetě. Jakékoli hypotézy je však třeba ověřit dalším výzkumem. „Bude zapotřebí mnoha budoucích dat a modelových studií, abychom odhalili úplné důsledky těchto podmínek pro atmosférický vývoj Marsu,“ uzavřeli výzkumníci.

Polární záře na Marsu

Mars nemá vlastní globální magnetické pole. V indukovaném magnetickém poli však mohou při interakci s plazmatem proudícím ze Slunce vznikat uzavřené magnetické siločáry, podél kterých mohou kroužit nabité částice ionizující atmosféru. Tyto polární záře se nazývají difúzní, objevují se v obdobích zvýšené sluneční aktivity a vyskytují se zhruba ve výšce 70 km nad Marsem.

Druhý typ polárních září je vlastní pouze Marsu. Kůra planety si pamatuje časy, kdy planeta ještě měla své vlastní magnetické pole. Mars tak má vlastní lokální magnetická pole vytvářená zmagentizovaným materiálem v kůře. Na rozhraní uzavřených a otevřených magnetických siločar se objevuje diskrétní polární záře, zhruba ve výškách 140 km.

Třetím, nejnověji popsaným typem polární záře je protonová polární záře. Tato záře na Zemi nemá obdobu, protože díky vlastnímu magnetickému poli jsou protony v bezpečné vzdálenosti od Země odkláněny podél siločar magentického pole planety. Nabité energetické částice se na Marsu zastaví až v ionopauze, kde se tvoří rázová vlna. Kladně nabité protony ve slunečním větru se srazí s vodíkovým obalem Marsu, stanou se ionizovanými a díky elektronům z atomů vodíku se stanou neutrálními. Tato výměna náboje umožňuje neutrálním částicím obejít rázovou vlnu magnetického pole kolem Marsu a následně prší v horních vrstvách atmosféry a vyzařuje ultrafialové světlo.

Zdroj: týdeník Aldebaran bulletin