La sonda árabe descubre un nuevo tipo de aurora en Marte

 

La Misión Marte de los Emiratos (EMM), la primera exploración interplanetaria realizada por una nación árabe, ha realizado las primeras observaciones de un nuevo tipo de aurora de protones alrededor de Marte.

La aurora de protones, espacialmente variable y "en parches", puede aportar nueva información sobre el comportamiento inesperado de la atmósfera marciana. El equipo del EMM colaboró con la misión de la NASA Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) para caracterizar completamente estas observaciones. La combinación de las imágenes globales de la aurora sin precedentes de EMM con las observaciones simultáneas del plasma local de MAVEN abre nuevas vías para entender los motores de la enigmática aurora de Marte.

"Nuestro descubrimiento de esta aurora de protones en forma de parches añade un nuevo tipo de evento a la larga lista de los que están siendo estudiados actualmente por el EMM, y desafía nuestros puntos de vista existentes sobre la formación de las auroras de protones en Marte", dijo el científico jefe del EMM, Hessa Al Matroushi. "La sonda EMM Hope ha descubierto hasta ahora muchos fenómenos inesperados que amplían nuestra comprensión de la dinámica atmosférica y magnetosférica de Marte.

Estas nuevas observaciones, combinadas con los datos de MAVEN, han abierto posibilidades totalmente nuevas para la investigación científica.

Este nuevo y desigual tipo de aurora de protones se forma cuando el viento solar incide directamente en la atmósfera diurna superior de Marte y emite luz ultravioleta al frenar. Se descubrió en las instantáneas del disco diurno obtenidas por el Espectrómetro Ultravioleta de Marte (EMUS), que observa la atmósfera superior y la exosfera del planeta, buscando la variabilidad en la composición atmosférica y las fugas atmosféricas al espacio.

Las auroras se manifiestan como regiones brillantes dispersas en el lado diurno del planeta en dos longitudes de onda ultravioleta asociadas al átomo de hidrógeno, Lyman beta a 102,6 nm y Lyman alfa a 121,6 nm. En condiciones normales, el disco diurno del planeta en estas longitudes de onda es uniforme y la luminosidad planetaria resulta de la dispersión de la luz solar por parte de los átomos de hidrógeno. Cuando se produce la aurora, pequeñas regiones del planeta se vuelven mucho más brillantes en estas longitudes de onda, lo que significa una intensa deposición de energía localizada en la atmósfera.

"Hemos visto emisiones en estas longitudes de onda antes, gracias a los estudios de las auroras de protones en la misión MAVEN de la NASA, pero estas imágenes de EMM EMUS representan la primera mirada completa a la variabilidad espacial de las auroras de protones en Marte, y la primera vez que hemos podido observar sin ambigüedad esta estructura en parches", dijo el miembro del equipo científico de EMM y autor principal de un artículo recientemente presentado sobre las auroras de protones, Mike Shaffin.

"Sabemos que estas longitudes de onda sólo son emitidas por el átomo de hidrógeno, lo que nos indica que estos átomos superenergéticos deben estar presentes en la atmósfera para producir la emisión auroral", señaló.

Un acuerdo de intercambio de datos entre EMM y MAVEN ha permitido analizar las nuevas imágenes de EMM con las observaciones de plasma realizadas por MAVEN, que lleva caracterizando la ionosfera y la magnetosfera de Marte desde 2014.

MAVEN ofrece un conjunto completo de instrumentos de plasma, incluyendo un magnetómetro y dos iones de los analizadores electrostáticos que midieron el plasma marciano y el entorno del campo durante las observaciones de EMM de los eventos de aurora de protones irregulares.

"Las mediciones de la atmósfera marciana desde múltiples puntos de vista nos informan sobre la respuesta en tiempo real de la atmósfera al Sol. Este tipo de observaciones simultáneas sondean la física fundamental de la dinámica y la evolución de la atmósfera", dijo la investigadora principal de MAVEN, Shannon Curry.

"El acceso a los datos de MAVEN ha sido fundamental para situar estas nuevas observaciones en un contexto más amplio. Juntos, estamos ampliando los límites de nuestro conocimiento actual no sólo sobre Marte, sino también sobre las interacciones planetarias con el viento solar", dijo Al Matroushi.

Las auroras de protones marcianas fueron descubiertas originalmente por MAVEN y posteriormente se encontraron en los datos de la misión Mars Express de la ESA, pero la mayoría de estas observaciones anteriores muestran una emisión auroral uniforme en el lado diurno del planeta.

Por el contrario, las observaciones del EMUS son capaces de revelar inequívocamente una estructura espacial a pequeña escala. Los científicos de ambos equipos creen ahora que las auroras irregulares sólo pueden ser producidas por turbulencias de plasma en el espacio que rodea a Marte. "Debido a las escalas de tamaño involucradas en el viento solar y la extensa atmósfera de hidrógeno de Marte, no hay manera de que el mecanismo estándar de formación de auroras de protones pueda producir las auroras que observamos con EMUS", dijo Shaffin.

"En las observaciones del 11 de agosto, la aurora está tan extendida y desorganizada que el entorno de plasma alrededor de Marte debe haber sido realmente perturbado. Gracias a las mediciones de MAVEN del entorno plasmático de Marte simultáneamente con la aurora, podemos decir con certeza que el viento solar está impactando directamente en la atmósfera superior allí donde vemos las emisiones de la aurora", añadió, "lo que vemos es esencialmente un mapa de dónde está lloviendo el viento solar en el planeta".

Las observaciones simultáneas de Hope de las auroras de protones irregulares y las mediciones de MAVEN de las condiciones del plasma son, por tanto, una ventana a las raras circunstancias en las que la interacción entre Marte y el viento solar es inusualmente caótica.

Hasta ahora, Hope ha observado auroras irregulares varias veces durante su misión, y la forma de la aurora no es siempre la misma. El 30 de agosto de 2021, por ejemplo, la irregular aurora de protones se limitó a una parte mucho más pequeña del disco que el 11 de agosto, lo que sugiere que puede estar funcionando un mecanismo diferente. La turbulencia del plasma en Marte puede producirse bajo una variedad de condiciones, y las diferentes formas de aurora de protones irregulares pueden revelar diferentes condiciones del plasma.

En junio de 2022, Marte está a un mes de alcanzar el pico del verano austral, cuando se sabe que las auroras de protones son más activas. "Si veremos algo tan espectacular como lo que ya tenemos es un enigma, pero tengo esperanzas. Hope sigue superando con creces nuestras expectativas de descubrimiento científico, y estoy deseando ver lo que aprendemos a continuación", concluyó.

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