天文学家在火星大气中探测到迷人的绿光
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【天文学家在火星大气中探测到迷人的绿光】欧空局艺术家对火星空气辉光的印象 。
在火星的高层大气中 ， 天文学家发现了一种他们已经探索了几十年的现象:一种微弱的绿光 ， 是由阳光和高层大气中的氧气相互作用造成的 。
此前 ， 这种辉光只在一个地方被探测到:地球上方的天空 。 它在火星大气中的发现将有助于我们更好地理解在地球和其他地方驱动空气辉光的过程 。
“在地球上看到的最明亮的排放物之一来自夜光 。 更具体地说 ， 是由发射特定波长的光的氧原子发出的 ， 这种光在其他星球上从未见过 ， ”比利时列日大学的天文学家让-克洛德·热拉尔说这篇新论文的第一作者描述了这一现象 。
“然而 ， 据预测 ， 这种排放物在火星上已经存在了大约40年——多亏了[外火星追踪气体轨道器] ， 我们找到了它 。 ”
地球的天空永远不会完全黑暗 ， 即使是在晚上 ， 即使你提取了光污染、星光和漫射阳光 。 大气中的分子不断经历各种各样的过程 ， 这使得它们在一个波长范围内微弱发光 。
这种辉光与极光没有什么不同 ， 因为它是由相同的粒子产生的——只是它要微弱得多 ， 而且它背后的机制也不同 。 极光是由太阳风中的带电粒子产生的 ， 这些粒子电离了大气中的原子 ， 使它们在天空中形成舞动的光 。
另一方面 ， 空气辉光是由阳光和大气的相互作用引起的 ， 大致分为两类 。 夜天光在那里；这发生在白天被太阳辐射分裂的原子重组时 ， 以光子的形式释放出多余的能量 。 夜天光以前在这两个地方都被观察过维纳斯和火星 ， 以及地球 。
天文学家现在在火星大气中观察到的是日辉——一种很难探测到的现象 ， 因为它微弱的存在被光天化日掩盖了 。
在地球上 ， 当大气中的分子吸收太阳光时就会发生这种现象 ， 这给了它们额外的能量 ， 它们以辐射的形式发出 ， 其频率与最初吸收的辐射频率相同或略低 。
在国际空间站拍摄的地球图像中 ， 当相机越过大气层顶部而不是直接向下看时 ， 空气辉光更加明显 。
在红色星球上 ， 这样的日光预测于1979年但是火星轨道飞行器直接面对火星表面 ， 直到现在都没能探测到它 。
因此 ， 从国际空间站的学习中 ， 该小组重新定位了火星探测的天底和掩星(NOMAD)仪器 ， 从它的位置直接向下看火星 ， 到越过大气层看向火星地平线 。 从这个位置 ， 他们在20至400公里(12至250英里)的高度范围内对火星大气进行了一系列观测 。
当他们分析数据时 ， 他们在所有白天的观测中发现了可见光和紫外线波长的绿色发射 。
“在大约80公里的高度 ， 辐射最强 ， 并且随着火星和太阳之间距离的变化而变化 。 ”安·叶小乖·范代尔解释了行星气动学比利时皇家航空航天研究所 。
当研究小组模拟辐射背后的过程时 ， 他们发现它是由与地球上的空气辉光非常相似的过程产生的 。 当太阳辐射到达火星大气层时 ， 它将二氧化碳分解成一氧化碳和氧气 。 是氧原子造成了绿光 。
但是也有一些有趣的事情 。 发射的可见光波长比紫外线波长强16.5倍 。
“在火星上的观察结果与先前的理论模型一致 ， 但与我们在地球周围发现的实际发光情况不一致 ， 在地球周围 ， 可见辐射要弱得多 ， ”热拉尔德说 。
“这表明我们对氧原子的行为有更多的了解 ， 这对我们理解原子和量子物理非常重要 。 ”
该小组指出 ， 这种差异可能是进行地球观测的仪器校准方式的问题 。 显然 ， 最好的办法是进行更多的科学研究 。
这项研究发表于自然天文学 。
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