La nave espacial MAVEN encuentra que los electrones "robados" permiten una Aurora inusual en
Marte.
Las auroras aparecen en la
Tierra como pantallas fantasmales de luz colorida en el cielo nocturno,
generalmente cerca de los polos. Nuestro vecino rocoso Marte también tiene
auroras, y la nave espacial MAVEN acaba de encontrar un nuevo tipo de aurora
marciana que ocurre durante gran parte del día del Planeta Rojo, donde las
auroras son muy difíciles de ver.
Las auroras se encienden
cuando partículas energéticas se sumergen en la atmósfera de un planeta y
bombardean sus gases y los hacen brillar. Mientras que los electrones
generalmente causan este fenómeno natural, en ocasiones los protones pueden
provocar la misma respuesta, aunque es más raro.
Ahora, el equipo MAVEN ha
aprendido que los protones estaban haciendo en Marte lo mismo que los
electrones en la Tierra: crear aurora. Esto es especialmente
cierto cuando el Sol eyecta un pulso particularmente fuerte de protones, que
son átomos de hidrógeno despojados de sus electrones solitarios por el intenso
calor. El Sol expulsa protones a velocidades de hasta dos millones de millas
por hora (más de 3 millones de kilómetros por hora) en un flujo errático
llamado viento solar.
El equipo MAVEN (misión
Atmosfera Marte y Evolución Volátil) estaba estudiando la atmósfera de Marte
con el Espectrógrafo Imaging UltraViolet (IUVS), y observó que, en ocasiones,
la luz ultravioleta proveniente del gas hidrógeno en la atmósfera superior de
Marte brilla misteriosamente por unas horas .
Luego notaron que los
eventos de iluminación ocurrieron cuando otro instrumento MAVEN, el Solar Wind
Ion Analyzer (SWIA), midió los protones de viento solar.
MAVEN observaciones de una aurora de protones. En el
panel superior, la variabilidad natural del viento solar produce ocasionalmente
flujos densos de protones de viento solar que bombardean a Marte. En el fondo,
las observaciones realizadas por el Espectrógrafo Ultravioleta de Imágenes de
MAVEN muestran una mayor emisión de rayos ultravioleta de la atmósfera cuando
se mejora el viento solar. Créditos: NASA / MAVEN / Universidad de Colorado /
LASP / Anil Rao.
Pero dos situaciones que
hacen que este tipo de aurora parezca imposible a primera vista:
¿cómo pasaron
estos protones por el "choque del arco" del planeta, un obstáculo
magnético que normalmente desvía las partículas cargadas del viento solar
alrededor del planeta?
¿Y cómo
podrían los protones emitir luz, ya que los átomos necesitan electrones para
hacerlo?
"La respuesta fue el
robo", dijo Justin Deighan, del Laboratorio de Física Atmosférica y del
Espacio de la Universidad de Colorado, Boulder, autor principal de un artículo
sobre esta investigación (aparecida el 23 de julio en Nature Astronomy).
"A medida que se acercan a Marte, los protones que entran con el viento
solar se transforman en átomos neutros al robar electrones del borde exterior
de la enorme nube de hidrógeno que rodea el planeta. La descarga del arco solo
puede desviar partículas cargadas, por lo que estos átomos neutros continúan
derecho". Cuando esos átomos entrantes de alta velocidad golpean la atmósfera,
parte de su energía se emite como luz ultravioleta, que es invisible para el
ojo humano pero detectable para instrumentos como el IUVS en MAVEN. De hecho,
un átomo entrante puede colisionar con moléculas en la atmósfera cientos de
veces antes de que se ralentice, emitiendo una gran cantidad de fotones
ultravioletas.
"Las auroras de
protones marcianos son más que un espectáculo de luces", dijo Jasper
Halekas de la Universidad de Iowa, responsable del instrumento SWIA.
"Revelan que el viento solar no se desvía por completo alrededor de Marte,
al mostrar cómo los protones del viento solar pueden colarse más allá del
impacto del arco e impactar la atmósfera, depositando energía e incluso
mejorando el contenido de hidrógeno allí".
Las auroras de protones
ocurren en la Tierra, pero no tan a menudo como en Marte. Una diferencia clave
es el fuerte campo magnético de la Tierra, que desvía el viento solar de la
Tierra en un grado mucho mayor que en Marte. En la Tierra, las auroras de
protones solo ocurren en regiones muy pequeñas cerca de los polos, mientras que
en Marte pueden ocurrir en todas partes.
Sin embargo, las auroras
de protones podrían ser comunes en Venus y en la luna de Saturno, Titán. Al
igual que Marte, estos dos mundos carecen de sus propios campos magnéticos y
tienen mucho hidrógeno en sus atmósferas superiores, con muchos electrones para
compartir. Mirando más allá, es probable que muchos planetas que orbitan
alrededor de otras estrellas tengan las mismas condiciones favorables, y también
es probable que tengan auroras de protones.
Esta investigación fue
financiada por la misión MAVEN. El investigador principal de MAVEN está basado
en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de
Colorado, Boulder y la NASA.
Goddard administra el
proyecto MAVEN.
Fuente:
NASA / MAVEN / Goddard
Space Flight Center / Dan Gallagher.
NASA / MAVEN / Universidad
de Colorado / LASP / Anil Rao.
Justin Deighan, del
Laboratorio de Física Atmosférica y del Espacio de la Universidad de Colorado,
Boulder.
Nature Astronomy.
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