Impresión artística de ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA que detecta el brillo verde del oxígeno en la atmósfera marciana. Esta emisión, visto en el lado diurno de Marte, es similar al resplandor nocturno que se ve alrededor de la atmósfera de la Tierra desde el espacio. Crédito:Agencia Espacial Europea
ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA ha detectado oxígeno verde brillante en la atmósfera de Marte; es la primera vez que se observa esta emisión alrededor de un planeta que no sea la Tierra.
En la tierra, El oxígeno brillante se produce durante las auroras polares cuando los electrones energéticos del espacio interplanetario golpean la atmósfera superior. Esta emisión de luz impulsada por el oxígeno le da a las auroras polares su hermoso y característico tono verde.
La aurora sin embargo, es solo una de las formas en que se iluminan las atmósferas planetarias. Las atmósferas de los planetas, incluidos la Tierra y Marte, brillan constantemente durante el día y la noche a medida que la luz solar interactúa con los átomos y las moléculas de la atmósfera. El resplandor diurno y nocturno son causados por mecanismos ligeramente diferentes:el brillo nocturno se produce cuando las moléculas desintegradas se recombinan, mientras que el resplandor del día surge cuando la luz del sol excita directamente átomos y moléculas como el nitrógeno y el oxígeno.
En la tierra, el resplandor verde de la noche es bastante tenue, y así se ve mejor mirando desde una perspectiva de "borde", como se muestra en muchas imágenes espectaculares tomadas por los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS). Este desmayo puede ser un problema cuando se busca en otros planetas, ya que sus superficies brillantes pueden ahogarlo.
Este resplandor verde ahora ha sido detectado por primera vez en Marte por el ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), que ha estado en órbita alrededor de Marte desde octubre de 2016.
Resplandor del aire de la Tierra observado desde la Estación Espacial Internacional. Crédito:Agencia Espacial Europea
"Una de las emisiones más brillantes que se ven en la Tierra proviene del resplandor nocturno. Más específicamente, de átomos de oxígeno que emiten una longitud de onda de luz particular que nunca se ha visto alrededor de otro planeta, "dice Jean-Claude Gérard de la Université de Liège, Bélgica, y autor principal del nuevo estudio publicado en Astronomía de la naturaleza .
"Sin embargo, Se ha previsto que esta emisión exista en Marte durante unos 40 años y, gracias a TGO, lo hemos encontrado ".
Jean-Claude y sus colegas pudieron detectar esta emisión utilizando un modo de observación especial del TGO. Uno de los avanzados instrumentos del orbitador, conocido como NOMAD (Nadir y ocultación para el descubrimiento de Marte) e incluye el espectrómetro ultravioleta y visible (UVIS), puede observar en varias configuraciones, uno de los cuales coloca sus instrumentos para apuntar directamente hacia la superficie marciana, también conocido como el canal 'nadir'.
"Las observaciones anteriores no habían capturado ningún tipo de brillo verde en Marte, así que decidimos reorientar el canal nadir de UVIS para apuntar al 'borde' de Marte, similar a la perspectiva que ves en las imágenes de la Tierra tomadas desde la ISS, "añade la coautora Ann Carine Vandaele del Institut Royal d'Aéronomie Spatiale de Belgique, Bélgica, e Investigador Principal de NOMAD.
Entre el 24 de abril y el 1 de diciembre de 2019, Jean Claude, Ann Carine y sus colegas utilizaron NOMAD-UVIS para escanear altitudes que van de 20 a 400 kilómetros desde la superficie marciana dos veces por órbita. Cuando analizaron estos conjuntos de datos, encontraron la emisión de oxígeno verde en todos ellos.
ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA ha detectado oxígeno verde brillante en la atmósfera de Marte; es la primera vez que se observa esta emisión alrededor de un planeta que no sea la Tierra. Las observaciones, obtenido con el instrumento NOMAD de TGO utilizando su canal UVIS entre abril y diciembre de 2019, se muestran como puntos verdes en función de la altitud, y comparado con un modelo teórico (línea roja). El resplandor verde del oxígeno parece ser más brillante a 80 km, alcanzando un segundo pico a unos 120 km, y disiparse por encima de 150 km. Crédito:J.-C. Gérard y col. (2020)
"La emisión fue más fuerte a una altitud de alrededor de 80 kilómetros y varió según la distancia cambiante entre Marte y el sol, "agrega Ann Carine.
Estudiar el brillo de las atmósferas planetarias puede proporcionar una gran cantidad de información sobre la composición y dinámica de una atmósfera, y revelar cómo la energía es depositada tanto por la luz del sol como por el viento solar, la corriente de partículas cargadas que emana de nuestra estrella.
Para comprender mejor este resplandor verde en Marte, y compararlo con lo que vemos alrededor de nuestro propio planeta, Jean-Claude y sus colegas profundizaron en cómo se formó.
"Modelamos esta emisión y descubrimos que se produce principalmente como dióxido de carbono, o CO 2 , se descompone en sus partes constituyentes:monóxido de carbono y oxígeno, ", dice Jean-Claude." Vimos los átomos de oxígeno resultantes brillando tanto en luz visible como ultravioleta ".
La comparación simultánea de estos dos tipos de emisión mostró que la emisión visible era 16,5 veces más intensa que la ultravioleta.
Emisión de oxígeno detectada en los espectros de las extremidades del lado del día desde el canal UVIS del instrumento NOMAD en el ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA. Los diferentes colores muestran las medidas a diferentes altitudes en la atmósfera marciana. El resplandor diurno de oxígeno parece ser más brillante a 80 km, alcanzando un segundo pico a unos 120 km, y disiparse por encima de 150 km. Esta es la primera vez que se observa esta emisión alrededor de un planeta que no sea la Tierra. Crédito:J.-C. Gérard y col. (2020)
"Las observaciones en Marte concuerdan con los modelos teóricos anteriores, pero no con el resplandor real que hemos visto alrededor de la Tierra, donde la emisión visible es mucho más débil, "añade Jean-Claude." Esto sugiere que tenemos más que aprender sobre cómo se comportan los átomos de oxígeno, lo cual es muy importante para nuestra comprensión de la física cuántica y atómica ".
Esta comprensión es clave para caracterizar las atmósferas planetarias y los fenómenos relacionados, como las auroras. Al descifrar la estructura y el comportamiento de esta capa verde brillante de la atmósfera de Marte, los científicos pueden obtener información sobre un rango de altitud que ha permanecido en gran parte inexplorado, y monitorear cómo cambia a medida que varía la actividad del sol y Marte viaja a lo largo de su órbita alrededor de nuestra estrella.
"Esta es la primera vez que se observa esta importante emisión alrededor de otro planeta más allá de la Tierra, y marca la primera publicación científica basada en observaciones del canal UVIS del instrumento NOMAD en el ExoMars Trace Gas Orbiter, "destaca Håkan Svedhem, Científico del Proyecto TGO de la ESA.
"Demuestra la sensibilidad y la calidad óptica notablemente altas del instrumento NOMAD. Esto es especialmente cierto dado que este estudio exploró el lado diurno de Marte, que es mucho más brillante que el lado nocturno, lo que hace que sea aún más difícil detectar esta tenue emisión ".
Comprender las propiedades de la atmósfera de Marte no solo es interesante científicamente, pero también es clave para operar las misiones que enviamos al Planeta Rojo. Densidad atmosférica, por ejemplo, afecta directamente el arrastre experimentado por los satélites en órbita y por los paracaídas utilizados para enviar sondas a la superficie marciana.
"Este tipo de observación por teledetección, junto con mediciones in situ a mayores altitudes, nos ayuda a predecir cómo responderá la atmósfera marciana a los cambios estacionales y variaciones en la actividad solar, ", añade Håkan." Predecir los cambios en la densidad atmosférica es especialmente importante para las próximas misiones, incluida la misión ExoMars 2022 que enviará un rover y una plataforma científica de superficie para explorar la superficie del Planeta Rojo ".
