Aurora de protones en Marte. Primero, un protón del viento solar se acerca a Marte a gran velocidad y se encuentra con una nube de hidrógeno que rodea al planeta. El protón roba un electrón de un átomo de hidrógeno marciano, convirtiéndose así en un átomo neutro. El átomo pasa por el arco, un obstáculo magnético que rodea a Marte, porque las partículas neutras no se ven afectadas por los campos magnéticos. Finalmente, el átomo de hidrógeno entra en la atmósfera de Marte y choca con moléculas de gas, haciendo que el átomo emita luz ultravioleta. Crédito:NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / Dan Gallagher
Las auroras aparecen en la Tierra como exhibiciones 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 de la NASA acaba de encontrar un nuevo tipo de aurora marciana que ocurre en gran parte del lado diurno del planeta rojo, donde las auroras son muy difíciles de ver.
Las auroras se encienden cuando las partículas energéticas se sumergen en la atmósfera de un planeta, bombardeando gases y haciéndolos brillar. Si bien los electrones generalmente causan este fenómeno natural, en ocasiones, los protones pueden provocar la misma respuesta, aunque es más raro. Ahora, El equipo de MAVEN ha aprendido que los protones estaban haciendo en Marte lo mismo que los electrones hacen normalmente en la Tierra:crear auroras. Esto es especialmente cierto cuando el Sol expulsa un pulso de protones particularmente fuerte, que son átomos de hidrógeno despojados de sus electrones solitarios por el calor intenso. 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 Mars Atmosphere and Vollatile Evolution) estaba estudiando la atmósfera de Marte con el espectrógrafo Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS), y observó que en ocasiones, la luz ultravioleta procedente del gas hidrógeno en la atmósfera superior de Marte se iluminaría misteriosamente durante unas horas. Luego notaron que los eventos brillantes ocurrieron cuando otro instrumento MAVEN, el analizador de iones de viento solar (SWIA), midieron protones de viento solar mejorados.
Observaciones MAVEN de una aurora de protones. En el panel superior, La variabilidad natural del viento solar da como resultado flujos densos ocasionales de protones del viento solar que bombardean Marte. En el fondo, Las observaciones del espectrógrafo ultravioleta de imágenes de MAVEN muestran un aumento de la emisión ultravioleta de la atmósfera cuando se intensifica el viento solar. Crédito:NASA / MAVEN / Universidad de Colorado / LASP / Anil Rao
Pero dos acertijos hacen que este tipo de auroras parezca imposible a primera vista:¿cómo pasaron estos protones el "arco de choque, "¿Un obstáculo magnético que normalmente desvía las partículas cargadas del viento solar alrededor del planeta? ¿Y cómo podrían los protones emitir luz, dado que los átomos necesitan electrones para hacerlo?
"La respuesta fue un robo, "dijo Justin Deighan, del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado, Roca, autor principal de un artículo sobre esta investigación que apareció el 23 de julio en Astronomía de la naturaleza . "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 al planeta. El arco de choque solo puede desviar partículas cargadas, por lo que estos átomos neutrales continúan hasta el final ". Cuando esos átomos entrantes de alta velocidad golpean la atmósfera, parte de su energía se emitió 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 chocar con moléculas en la atmósfera cientos de veces antes de que se desacelere, emitiendo una gran cantidad de fotones ultravioleta.
"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 completamente alrededor de Marte, mostrando cómo los protones del viento solar pueden escabullirse más allá del arco de choque 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 lejos 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 Titán, la luna de Saturno. Como 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 lejos es probable que muchos planetas que orbitan otras estrellas tengan las mismas condiciones favorables, y es probable que también tenga auroras de protones.
