Hình ảnh này thể hiện ấn tượng của một nghệ sĩ về ánh sáng ban đêm của phi hành gia trông như thế nào ở các vùng mùa đông ở vùng cực của Sao Hỏa vào ban đêm. Ánh sáng xanh xuất hiện khi các nguyên tử oxy trong khí quyển kết hợp với nhau tạo thành các phân tử oxy.
Chế độ xem mô phỏng này được tạo bằng cách sử dụng hình ảnh thực nhưng tối của bề mặt Sao Hỏa từ camera toàn cảnh của tàu thám hiểm Cơ hội của NASA và ánh sáng ban đêm nhân tạo phù hợp với màu sắc thực của khí thải oxy. Nguồn hình ảnh: NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ.- E.W. Knutsen
Tàu quỹ đạo khí ExoMars Trace của ESA đã phát hiện thấy ánh sáng ban đêm màu xanh lá cây trong bầu khí quyển sao Hỏa, cung cấp dữ liệu quan trọng về các quá trình khí quyển và khả năng chiếu sáng cho các sứ mệnh sao Hỏa trong tương lai. Hiện tượng này khác với cực quang, thể hiện một bước tiến lớn trong hiểu biết của chúng ta về các hiện tượng tự nhiên. Sao Hoả.
Khi các phi hành gia tương lai khám phá các vùng cực của sao Hỏa, họ sẽ thấy ánh sáng xanh chiếu sáng bầu trời đêm. Lần đầu tiên, một ánh sáng ban đêm có thể nhìn thấy được đã được phát hiện trong bầu khí quyển sao Hỏa bởi sứ mệnh ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu.
Dưới bầu trời quang đãng, ánh sáng có thể đủ sáng để con người có thể nhìn thấy và cho người lái xe điều hướng trong đêm tối. Ánh sáng ban đêm trên Trái đất cũng được quan sát thấy. Trên sao Hỏa, điều này đã được mong đợi nhưng cho đến nay chưa bao giờ được quan sát thấy dưới ánh sáng khả kiến.
Ánh sáng ban đêm trên sao Hỏa
Ánh sáng ban đêm trong khí quyển xảy ra khi hai nguyên tử oxy kết hợp tạo thành một phân tử oxy, cách bề mặt hành tinh khoảng 50 km (~30 dặm).
Các nguyên tử oxy đang trong một cuộc hành trình: Chúng hình thành ở phần ban ngày của Sao Hỏa khi ánh sáng mặt trời cung cấp năng lượng cho các phân tử carbon dioxide, khiến chúng phân tách thành từng mảnh. Khi các nguyên tử oxy di chuyển về phía đêm và ngừng kích thích Mặt trời, chúng tập hợp lại và phát ra ánh sáng ở độ cao thấp hơn.
Hoạt hình này mô tả quá trình được cho là nguyên nhân tạo ra ánh sáng ban đêm của sao Hỏa. Khi tiếp xúc với bức xạ cực tím của mặt trời ở độ cao trên 70 km, các phân tử carbon dioxide – thành phần chính của bầu khí quyển sao Hỏa – phân tách thành các nguyên tử carbon monoxide và oxy. Những nguyên tử oxy này (được mô tả như những quả bóng màu đỏ) được vận chuyển bởi tế bào khổng lồ Hadley, có một nhánh đi lên trên cực ngày và một nhánh đi xuống trên cực mùa đông, nằm ở bán cầu đêm. Các nguyên tử oxy tái kết hợp tạo thành oxy phân tử ở nhánh đi xuống của tế bào Hadley, ở độ cao 30-50 km và phát ra bức xạ hồng ngoại. Tín dụng: Cơ quan Vũ trụ Châu Âu
Laurieann Soret, nhà nghiên cứu từ Cơ quan Khí quyển và Khí quyển, giải thích: “Sự phát thải này là kết quả của sự tái hợp của các nguyên tử oxy được hình thành trong bầu khí quyển mùa hè và được gió vận chuyển đến các vĩ độ cao vào mùa đông, ở độ cao từ 40 đến 60 km trong bầu khí quyển sao Hỏa”. Phòng thí nghiệm hành tinh. Vật lý từ Đại học Liège ở Bỉ và một phần của nhóm đã công bố khám phá này trên tạp chí Thiên văn học thiên nhiên.
Ánh sáng từ đèn ngủ có thể đủ sáng để chiếu sáng con đường phía trước và nhìn thấy ánh sáng rực rỡ như những đám mây có ánh trăng trên Trái đất.
Jean-Claude Girard, tác giả chính của nghiên cứu mới và là nhà khoa học hành tinh tại Đại học Liège, cho biết: “Những quan sát này thật bất ngờ và thú vị cho các sứ mệnh trong tương lai tới Hành tinh Đỏ”.
Ánh sáng không khí xảy ra trong bầu khí quyển Trái đất khi ánh sáng mặt trời tương tác với các nguyên tử và phân tử trong khí quyển. Trong hình ảnh này, được các phi hành gia trên Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) chụp vào năm 2011, một dải ánh sáng oxy màu xanh lá cây xuất hiện phía trên đường cong của Trái đất. Nhìn bề ngoài, các khu vực của Bắc Phi xuất hiện, nơi ánh đèn buổi tối chiếu sáng dọc theo sông Nile và vùng đồng bằng của nó. Tín dụng: NASA
Đi theo con đường xanh rực rỡ
Nó khơi dậy sự quan tâm của nhóm khoa học quốc tế A Khám phá trước đó Chúng được tạo ra bằng cách sử dụng Mars Express, phương pháp quan sát ánh sáng ban đêm ở bước sóng hồng ngoại cách đây một thập kỷ. Tàu vũ trụ Trace Gas Orbiter tiếp tục phát hiện các nguyên tử oxy màu xanh lá cây phát sáng phía trên bề mặt ban ngày của Sao Hỏa vào năm 2020, lần đầu tiên người ta nhìn thấy sự phát xạ ánh sáng ban ngày như vậy xung quanh một hành tinh khác ngoài Trái đất.
Những nguyên tử này cũng di chuyển về phía màn đêm và sau đó tập hợp lại ở độ cao thấp hơn, tạo ra ánh sáng ban đêm có thể nhìn thấy được phát hiện trong nghiên cứu mới được công bố ngày hôm nay.
Ấn tượng của nghệ sĩ về Cơ quan Vũ trụ Châu Âu Exomars Theo dõi quỹ đạo khí Phát hiện ánh sáng xanh của oxy trong bầu khí quyển sao Hỏa. Sự phát xạ này, được quan sát thấy ở phía ban ngày của Sao Hỏa, tương tự như ánh sáng ban đêm nhìn thấy xung quanh bầu khí quyển Trái đất từ không gian. Tín dụng: Cơ quan Vũ trụ Châu Âu
Quay quanh Hành tinh Đỏ ở độ cao 400 km, TGO có thể quan sát phần đêm của Sao Hỏa thông qua kênh tia cực tím nhìn thấy được của phương tiện. Công cụ du mục. Thiết bị này bao phủ phạm vi quang phổ từ gần tia cực tím đến ánh sáng đỏ và được hướng về phía rìa của Hành tinh Đỏ để quan sát tốt hơn bầu khí quyển phía trên.
Thí nghiệm NOMAD được dẫn dắt bởi Viện Du hành vũ trụ Hoàng gia Bỉ và hợp tác với các nhóm từ Tây Ban Nha (IAA-CSIC), Ý (INAF-IAPS) và Vương quốc Anh (Đại học Mở), cùng nhiều quốc gia khác.
Giá trị khoa học
Ánh sáng ban đêm đóng vai trò là người đánh dấu các quá trình khí quyển. Nó có thể cung cấp nhiều thông tin về thành phần và động lực học của một vùng khí quyển khó đo lường cũng như mật độ oxy. Nó cũng có thể tiết lộ cách năng lượng được tích tụ bởi ánh sáng mặt trời và gió mặt trời – dòng hạt tích điện phát ra từ ngôi sao của chúng ta.
Ảnh chụp từ không gian của Dải Ngân hà và Trái đất bên ngoài Trạm vũ trụ quốc tế. Thiên hà Milky Way trải dài bên dưới đường cong của rìa Trái đất trong khung cảnh cũng có ánh sáng xanh nhạt. Phần phình trung tâm của thiên hà xuất hiện với các trường sao bị cắt bởi các khe tối của bụi liên sao. Bức ảnh được chụp bởi phi hành gia NASA Scott Kelly vào năm 2015 trong sứ mệnh kéo dài một năm của anh trên vũ trụ. Nguồn hình ảnh: NASA/Scott Kelly
Hiểu được các đặc tính của bầu khí quyển sao Hỏa không chỉ thú vị về mặt khoa học mà còn cần thiết cho các sứ mệnh tới bề mặt Hành tinh Đỏ. Ví dụ, mật độ của khí quyển ảnh hưởng trực tiếp đến lực cản của các vệ tinh quay quanh Sao Hỏa và những chiếc dù được sử dụng để đưa tàu thăm dò lên bề mặt Sao Hỏa.
Ánh sáng ban đêm vs cực quang
Ánh sáng ban đêm cũng được quan sát thấy trên Trái đất, nhưng không nên nhầm lẫn với cực quang. Cực quang chỉ là một cách chiếu sáng bầu khí quyển hành tinh.
Cực quang được tạo ra, Trên Sao Hoả Giống như trên Trái đất, khi các electron mang năng lượng từ Mặt trời chạm vào bầu khí quyển phía trên. Chúng khác nhau theo không gian và thời gian, trong khi ánh sáng ban đêm đồng đều hơn. Cả ánh sáng ban đêm và cực quang đều có thể hiển thị nhiều màu sắc tùy thuộc vào loại khí nào có nhiều nhất ở các độ cao khác nhau.
Ánh sáng ban đêm màu xanh lá cây trên hành tinh của chúng ta khá mờ nhạt, vì vậy nó được nhìn thấy rõ nhất khi nhìn từ góc độ “cạnh” – như minh họa trong Nhiều bức ảnh tuyệt vời Được chụp bởi các phi hành gia Trạm không gian quốc tế.
Video tua nhanh thời gian bởi Cơ quan Vũ trụ Châu Âu Bức ảnh được chụp bởi phi hành gia Tim Peake trong sứ mệnh Principia kéo dài sáu tháng của anh trên Trạm vũ trụ quốc tế. Phi hành gia người Anh nhận xét về đoạn timelapse này: “Chế độ xem ISS về ‘cực quang mọc lên’ – bạn có thấy hai vệ tinh ở cuối không? Một video Timelapse được tạo từ các hình ảnh được chụp trong khoảng thời gian một giây, phát nhanh hơn 25 lần. Tín dụng: Cơ quan Vũ trụ Châu Âu /NASA
Tham khảo: “Quan sát sao Hỏa O2 “Ánh sáng ban đêm có thể nhìn thấy bằng máy quang phổ NOMAD trên tàu quỹ đạo khí Trace” của J.-C. Girard, L. Surette, IR Thomas, P. Ristic, Y. Willam, C. Debez, AC Vandel, F. Thân mến, B. Hubert, J.P. Mason, M.R. Patel và M.A. Lopez Valverde, ngày 9 tháng 11 năm 2023, Thiên văn học thiên nhiên.
doi: 10.1038/s41550-023-02104-8
“Nhà phân tích. Con mọt sách thịt xông khói đáng yêu. Doanh nhân. Nhà văn tận tâm. Ninja rượu từng đoạt giải thưởng. Một độc giả quyến rũ một cách tinh tế.”