اولین بار در تاریخ: مریخ‌نورد استقامت ناسا از شفق قطبی سیاره سرخ عکس گرفت
گون آیدین: این نخستین بار است که مریخ‌نورد استقامت توانسته تصویری از شفق‌های مریخ بگیرد که با چشم غیرمسلح نیز قابل‌مشاهده‌اند.
گون آیدین،مریخ‌نورد استقامت(Perseverance)شفق‌های قطبی سبزرنگ را در آسمان مریخ ثبت کرده است. این نخستین باراست که مریخ‌نوردی توانسته از شفق‌هایی عکس بگیرد که با چشم غیرمسلح نیز دیده می‌شود. این نمایش نوری فرازمینی که سال گذشته پس ازطوفان خورشیدی قدرتمندی ثبت شده، شاید به زیبایی شفق‌های زمینی نباشد اما به گفته دانشمندان، از نظرعلمیشگفت‌انگیزتر است.
میان تمام سیاره‌های منظومه شمسی، بیشترین پیشرفت در کشف و تحلیل مریخ انجام شده است. این سیاره که در فاصله حدود۵۴ میلیون و 600 هزار کیلومتریزمین قرار دارد، تاکنون نشانه‌هایی از وجود حیات باستانیشواهدی از فعالیت‌هایآبیدر گذشته و کشف‌های زمین‌شناسی منحصربه‌فردی مانند گوگرد، کانی‌های کربناته و رسوبات کوارتز را نشان داده است.
اکنون نیز هم‌راستایی نادری در اقلیم فضایی این امکان را فراهم کرده تا مریخ‌نورد استقامت ناسا تصویری خیره‌کننده از شفق‌های سبز درخشانبر فرازدهانه جزرورا ثبت کند.
استقامت اولین تصویر از شفق قطبی مرئی در مریخ را ثبت کرد
۲۵ اسفند ۱۴۰۲، نزدیک اوج چرخه خورشیدی فعلی، شراره خورشیدی بسیار قدرتمندی از کلاس X2.7فورانی شدید از انرژی و تابش الکترومغناطیسی را باسرعت نوربه سراسر منظومه شمسی فرستاد. طبق طبقه‌بندی ناسا، شراره‌های کلاس X بالاترین شدت را دارند. به‌دنبال این شراره،خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) نیز رخ داد و توده‌ای متشکل ازذرات باردار از سطح خورشید جدا و به‌سمت مریخ روانه شد.
پژوهشگران با مطالعه این شراره خورشیدی اعلام کردند این CME با میدان مغناطیسی ناپایدار مریخ برخورد کرده و باعث شدهگازهای رقیق موجود در جوسیاره تحریک شوند ونور گسیل کنند؛ درست مشابه فرایندی که در زمین منجر به ایجاد شفق‌های قطبی در نواحی شمالی می‌شود.
۲۸ اردیبهشت ۱۴۰۴، در جریان این رویداد، مریخ‌نورد استقامت ناسا این شفق‌ها را شناسایی کرد ونخستین تصویر شفق قطبیدر سطح سیاره‌ای دیگر را ثبت کرد. آن زمان، زمین در مسیر برخورد این CME نبود.
«الیس نوتسن»، پژوهشگر دانشگاه اسلو نروژ و نویسنده اصلی مقاله، می‌گوید:
«این کشف هیجان‌انگیز افق‌های تازه‌ای برای پژوهش‌های مربوط به شفق‌های قطبی باز می‌کند و نشان می‌دهد در آینده، فضانوردان می‌توانند شفق‌ها را از سطح مریخ با چشم ببینند.»
چرا شفق‌های قطبی در مریخ متفاوت‌اند؟
شفق‌های قطبیدرنتیجهبرخورد ذرات باردار ساطع‌شده از خورشید بامیدان مغناطیسی سیارات وبرهم‌کنش این ذرات بامولکول‌های جوآن سیاره به وجود می‌آیند. برخلاف زمین،مریختقریباًفاقد میدان مغناطیسیاست و جو آن بسیار رقیق‌تر است؛ به همین دلیل، مدت‌ها تصور می‌شد تشکیل شفق‌های مشهود در مریخغیرممکن باشند.
تصویر جدید مریخ‌نورد استقامت نشان می‌دهدمقدار کمی گازدر جو مریخ وجود دارد که می‌تواند نورهای رنگی ایجاد کند.تحلیل رنگ‌های سبزدر شفق‌های مریخ نشان داد این نور از مولکول‌های اکسیژن برانگیخته منتشر شده است. اکسیژن فقطحدود ۰.۱۳ درصدجو مریخ را تشکیل می‌دهد.
غلظت بسیار پایین اکسیژنهمراهغبار زیاددر جو، باعث شده نور شفق‌ها در عکس ثبت‌شده به‌سختی دیده بشود. شفق‌ها آن‌قدر ضعیف بودند که فقط پس از حذف درخشش قمر بزرگ مریخ،فوبوس، از تصویر، نور آنها قابل‌تشخیص شد.
اگر انسان‌ها آن لحظه روی سطح مریخ بودند، به احتمال زیاد نمی‌توانستند این شفق کم‌نور را ببینند اما پژوهشگران معتقدند اگر میزان ذرات خورشیدی افزایش یابد و مقدار غبار جو کاهش پیدا کند، این پدیده در آینده ممکن است با چشم غیرمسلح نیز قابل‌رؤیت باشد.
شفق قطبی یا پدیده هواتاب؟
نوع دیگری از نور سبز شبیه شفق قطبی به نام«هواتاب»(Airglow) وجود دارد که گاهیهنگام شب نزدیک قطب‌های سیارهرخ می‌دهد. این پدیده زمانی دیده می‌شود کهمولکول‌های اکسیژنکه پیشتر با خورشیدیونیزهشده‌اند، دوبارهبا یکدیگر ترکیب می‌شوندو در این فرایندانرژی اضافیخود را به‌شکلنورآزاد می‌کنند.
شفق‌های تازه کشف‌شدهطول موجی متفاوتاز تمام گونه‌های شناخته‌شده هواتاب در مریخ دارند. در واقع طوفان شدید ذرات پرانرژی خورشیدی اتم‌های اکسیژن موجود در جو رقیق مریخ را به گونه‌ای تحریک کرد که نور سبزرنگ باطول موج۵۵۷.۷ نانومترگسیل کنند؛ این همان طول موجی است که در بسیاری از شفق‌های قطبی زمین نیز دیده می‌شود.
شفق‌های مریخی چطور کشف شدند؟
پیشتر مشخص شده بود مریخانواع مختلفی از شفق‌های قطبیرا تجربه می‌کند. برخی از آنها حتی سراسر سیاره را در بر می‌گیرند اما تا پیش از این، تمام این شفق‌ها فقط درطول‌موج‌های نامرئیطیف الکترومغناطیسی، عمدتاً درطول موج فرابنفش، قابل‌مشاهده بودند.
شفق‌های سبزرنگیکه مریخ‌نورد استقامت بادوربین‌های نوریثبت کرده است، چطور کشف شدند؟ نوتسن توضیح می‌دهد:
«کلید کار انتخاب یک CME مناسب بود؛ توده‌ای که بتواند ذرات باردار زیادی را به‌سمت مریخ شتاب دهد و در جو تزریق کند. وقتی شدت این CME را دیدیم، تخمین زدیم می‌تواند شفق‌هایی چنان درخشان ایجاد کند که ابزارهای ما بتوانند آن را ثبت کنند.»
2 روز پس از برخورد فوران تاج خورشیدی به مریخ، مریخ‌نورد استقامت دوربین‌های خود را به‌سوی آسمان تاریک نشانه رفت.طیف‌سنج SuperCamجهش دقیقی درطول موج ۵۵۷.۷نانومتر ثبت کرد. درعین‌حال،دوربین Mastcam-Zنیزنورهای کم‌رنگ زمردی‌رنگرا ثبت کرد که بر فراز آسمان مریخ موج می‌زدند.
این نمایش نوری از۲ فضاپیماییکه درحال گردش به دور مریخ هستند، نیز رصد شد:فضاپیمای MAVEN ناسا(که اولین بار شفق را در مریخ سال ۲۰۱۴ مشاهده کرد) وMars Expressآژانس فضایی اروپا.
در سال‌های اخیر، با نزدیک شدن خورشید به اوجچرخه ۱۱ ساله‌فعالیتش که با عنوان«بیشینه خورشیدی»شناخته می‌شود، فوران‌های خورشیدی در مقیاس بزرگ، شدت و فراوانی بیشتری پیدا کرده‌اند.
در گذشته، دانشمندان از مریخ‌نوردها برایرصد نیمه پنهانخورشیداستفاده کرده‌اند تا فوران‌های CME پنهانی را که ممکن است زمین را تحت‌تأثیر قرار دهند، پیش‌بینی کنند.
شبیه‌سازی آنچه احتمالا مریخ‌نورد استقامت دیده است
پس از آنکه سازمان‌های فضایی نظیر ناسا از ثبت تصویر شفق قطبی در مریخ توسط استقامت خبر دادند، برخی به شبیه‌سازی آنچه این مریخ‌نورد در مریخ دیده است، دست زدند. در ادامه برخی از این تصاویر شبیه‌سازی‌شده را مشاهده می‌کنید:
شفق‌های فرازمینی
در هر سیاره منظومه شمسی کهجوداشته باشد (مانند زهره، مشتری، زحل، اورانوس و نپتون) ممکن است شفق قطبی تشکیل شود اما این نمایش‌های نوری معمولاً دربخش‌های نامرئی از طیف الکترومغناطیسی رخ می‌دهند.
در سیاره‌های دورتر از مریخ، این شفق‌ها عمدتاً با جریان دائمی ذرات باردار خورشیدی،باد خورشیدی، تحریک می‌شوند. برخی سیارات، مانندمشتری، نیز می‌توانندشفق‌هایی قوی تجربه کنند که منشأ آنها صرفاً باد خورشیدی نیست و ممکن است ناشی از پدیده‌های دیگری ازجمله ناهنجاری‌های مغناطیسیقمرهای غول‌پیکر آنها باشد.
در سیاره‌هایی که به خورشید نزدیک‌ترند، رویدادهای خشن‌تری مانند CME، منجر به ایجاد شفق می‌شوند؛ برای مثال، بااینکهعطارد تقریباً هیچ جوی ندارد، به‌دلیل اینکه مکرر هدفطوفان‌های خورشیدیقرار می‌گیرد،انتشار پرتوهای ایکسشبیه شفق قطبی نزدیک سطح آن رخ می‌دهد.
منبع: دیجیاتو
