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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