Российско-европейская миссия "ЭкзоМарс-TGO" впервые получила снимки зеленого свечения, которое вырабатывают атомы кислорода в атмосфере Марса и чье существование было предсказано более 40 лет назад. Результаты этих замеров были опубликованы в статье в журнале Nature Astronomy. "Характерный зеленый цвет полярных сияний связан с излучением, порождаемым атомами кислорода. Они же отвечают за слабое свечение, которое вырабатывает атмосфера Земли на высоте в 90 км. Мы впервые обнаружили подобное сияние на другой планете", - пишут ученые.
Ночное небо Земли не становится угольно-черным даже в самые темные часы суток из-за того, что атмосфера Земли постоянно вырабатывает слабое свечение. Оно порождается различными химическими реакциями между ее молекулами, прохождением космических лучей через ее верхние слои, а также множеством других процессов. Этот феномен был открыт еще в середине XIX века шведским исследователем Андерсом Ангстремом, и с тех пор его активно изучают как физики, так и астрономы. Его, в частности, можно легко увидеть на любых снимках Земли с борта МКС в виде узкой зеленой полоски, отделяющей планету от космоса.
Еще в прошлом столетии ученые выяснили, что зеленовато-синий характер этого свечения связан с тем, что значительную его часть вырабатывают атомы кислорода в атмосфере Земли. Еще в конце 1970 годов американские планетологи предположили, что аналогичное сияние должна порождать атмосфера Марса, однако до настоящего времени астрономам не удавалось зафиксировать его. Эту задачу удалось решить российско-европейской миссии "ЭкзоМарс-TGO" при помощи инструмента NOMAD, способного очень точно замерять спектр атмосферы Марса в тот момент времени, когда зонд входит в тень планеты и смотрит на то, как свет Солнца "прошивает" ее атмосферу.
Изначально этот прибор был предназначен для наблюдений за следами метана и других редких газов в атмосфере Марса, однако группа европейских ученых под руководством Жан-Клода Жерара, профессора Льежского университета (Бельгия), выяснила, что его можно адаптировать и для поисков свечения атмосферы Красной планеты. Для этого ученым пришлось повернуть весь "ЭкзоМарс-TGO" таким образом, что при сближениях с Марсом аппарат двигался по отношению к нему под таким углом, который бы имитировал пролет гипотетического аналога МКС над его поверхностью. Это позволило ученым детально изучить спектр верхних слоев атмосферы Марса и попытаться найти в нем следы тех типов ионов кислорода, которые вырабатывают зеленое свечение на Земле.
В общей сложности, Жерар и его коллеги потратили на эти поиски примерно полгода и 24 пролета "ЭкзоМарса-TGO" над поверхностью Марса. Как показал анализ собранных данных, во время всех пролетов, кроме двух, NOMAD зафиксировал четкий сигнал, который порождали атомы кислорода, вырабатывающие атмосферное свечение. Эти атомы, по словам ученых, были сконцентрированы на высотах в 80 и 120 км от поверхности Марса, что говорит о том, что это свечение и сам кислород возникали в результате распадов молекул СО2 под действием ультрафиолетового излучения Солнца. В целом, сила вырабатываемого ими свечения и другие его свойства полностью совпали с теоретическими предсказаниями 40-летней давности.
"Наблюдения за Марсом полностью соответствуют предсказаниям теории, однако вырабатываемое им видимое свечение оказалось сильнее, чем его аналог в атмосфере Земли, где разница между оптическим и ультрафиолетовым свечением была примерно в два раза ниже. Это говорит о том, что мы еще не до конца понимаем, как ведут себя атомы кислорода, что крайне важно в контексте изучения квантовой и атомной физики", - подытожили Жерар и его коллеги.
