火星大气发出绿色辉光

火星大气发出绿色辉光

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图：火星高层大气的绿色辉光以及ExoMars探测器概念图。Credit: ESA

据CNN报道，最新研究发现，火星大气中正在发出绿色光芒。

辉光常见于地球的两极。但这是第一次在另一颗行星周围看到这种辉光。

当来自太空的电子与我们的高层大气碰撞时，就会造成辐射。由于阳光的照射，地球和火星的大气层在白天和晚上都会辐射。在白天，当阳光搅动大气中的分子和原子（例如氮和氧）时，就会发出辉光。而在晚上，当大气中破裂的分子重新聚集在一起时，也会产生辉光。

国际空间站上的宇航员比较容易看到地球发出的绿色夜光，因为他们处于地球的侧面。这意味着他们可以更容易看见高层大气中的辉光。

“夜光是地球上看到的最明亮的辐射之一。更具体一些，它是由于氧原子发出的特定波长的光，这从未在另一个行星上见过。”文章第一作者，比利时列日大学(Universite de Liege)的Jean-Claude Gerard教授说，“然而在大约40年前，理论就预测了火星上
可能存在这种辉光。现在我们终于找到了它。”

研究团队利用ExoMars微量气体探测器进行了这项观测。它于2016年10月在火星附近建
立了轨道。在轨道运行期间，一些轨道器的仪器被指向火星表面，包括紫外可见光谱仪。

为了找到绿色的辉光，研究团队将仪器对准火星的边缘，并在2019年4月24日至12月1日之间的进行两次不同高度的扫描，高度范围为20至400公里。

研究团队指出，在这段时间内收集的所有数据中都发现了绿色的辉光。这对ExoMars飞
行器来说是一项了不起的成就，因为考虑到白天火星的大气层要比黑夜要亮得多，使得绿色的辉光很难被发现。

文章合作者，比利时皇家皇家空间研究所(Institut Royal d'Aeronomie Spatiale de Belgique)的首席研究员Ann Carine Vandaele说：“在约80公里的海拔高度上，这种辐射最强，并且随着火星与太阳之间的距离变化而变化。”

研究团队还发现火星的绿色辉光与地球的不同。

Gerard教授说：“我们对这种辉光辐射进行了建模，发现它主要以二氧化碳的形式产生，并且分解成其组成部分：一氧化碳和氧气。我们看到了产生的氧原子在可见光和紫外光下都发光。”

虽然这与火星具有这种辉光的理论模型相符，但它比地球产生的可见光辐射要强得多。

Gerard教授说：“这表明我们需要进一步了解氧原子的行为，这对于我们理解原子和量子物理学非常重要。”

观察行星大气的辉光可以揭示它们的成分和能量。它们是从日光和太阳风或穿过太阳系移动的带电粒子流中获得的。

这对于理解极光也至关重要。通过研究火星的绿色辉光，研究人员可以了解行星大气层中该层的结构，更好地了解其高度范围，甚至可以观察到对太阳的反应的任何变化。

而且，更详细的了解火星大气层意味着各国的航天机构可以准备将轨道器或航天器送到火星表面。 比如ExoMars探测器的后继者包括在2022年欧洲航天局(ESA)将Rosalind
Franklin行星探测器降落在火星表面。这将是欧洲第一架行星探测器。

这项新研究发表在2020年6月15日的《自然》杂志子刊《自然天文》上。
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