Marte revela su secreto nocturno: descubriendo su mágico resplandor verde

Esta imagen muestra una impresión artística de cómo se vería el resplandor nocturno de un astronauta en las regiones polares invernales de Marte durante la noche. El brillo verde se produce cuando los átomos de oxígeno de la atmósfera se combinan para formar moléculas de oxígeno.
Esta vista simulada se creó utilizando una imagen real pero oscura de la superficie marciana tomada por la cámara panorámica del rover Opportunity de la NASA y un resplandor nocturno artificial que coincide con el color real de la emisión de oxígeno. Fuente de la imagen: NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ.- E.W. Knutsen

El ExoMars Trace Gas Orbiter de la ESA ha detectado un resplandor nocturno verde en la atmósfera marciana, proporcionando datos importantes sobre los procesos atmosféricos y la iluminación potencial para futuras misiones a Marte. Este fenómeno, diferente a la aurora boreal, supone un gran avance en nuestra comprensión de los fenómenos naturales Marte.

Cuando los futuros astronautas exploren las regiones polares de Marte, verán un resplandor verde iluminando el cielo nocturno. Por primera vez, la misión ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) de la Agencia Espacial Europea ha detectado un resplandor nocturno visible en la atmósfera marciana.

Bajo un cielo despejado, el brillo puede ser lo suficientemente brillante como para que los humanos lo vean y para que los exploradores naveguen en las noches oscuras. También se observa el resplandor nocturno en la Tierra. En Marte esto se esperaba, pero hasta ahora nunca se había observado en luz visible.

Luz nocturna en Marte

El resplandor nocturno atmosférico se produce cuando dos átomos de oxígeno se combinan para formar una molécula de oxígeno, a unos 50 kilómetros (~30 millas) sobre la superficie del planeta.

Los átomos de oxígeno han emprendido un viaje: se forman en el lado diurno de Marte cuando la luz solar proporciona energía a las moléculas de dióxido de carbono, lo que hace que se divida en pedazos. Cuando los átomos de oxígeno migran al lado nocturno y dejan de excitar al Sol, se reagrupan y emiten luz a altitudes más bajas.

Esta animación muestra el proceso que se cree es responsable del brillo nocturno de Marte. Cuando se exponen a la radiación ultravioleta solar por encima de una altitud de 70 km, las moléculas de dióxido de carbono, el componente principal de la atmósfera marciana, se dividen en átomos de monóxido de carbono y oxígeno. Estos átomos de oxígeno (representados como bolas rojas) son transportados por la célula gigante de Hadley, que tiene una rama ascendente sobre el polo diurno y una rama descendente sobre el polo invernal, situado en el hemisferio nocturno. Los átomos de oxígeno se recombinan para formar oxígeno molecular en la rama descendente de la célula de Hadley, a una altitud de 30 a 50 km, y emiten radiación infrarroja. Crédito: Agencia Espacial Europea

“Esta emisión resulta de la recombinación de átomos de oxígeno que se formaron en la atmósfera de verano y fueron transportados por los vientos a altas latitudes invernales, a altitudes que oscilan entre 40 y 60 kilómetros en la atmósfera marciana”, explica Laurieann Soret, investigadora del Instituto Atmosférico y Laboratorio Planetario. Física de la Universidad de Lieja en Bélgica, y parte del equipo que publicó el descubrimiento en astronomía de la naturaleza.

La iluminación de un resplandor nocturno puede ser lo suficientemente brillante como para iluminar el camino a seguir y ver el brillo tan brillante como las nubes iluminadas por la luna en la Tierra.

«Estas observaciones son inesperadas e interesantes para futuras misiones al Planeta Rojo», dice Jean-Claude Girard, autor principal del nuevo estudio y científico planetario de la Universidad de Lieja.

El resplandor del aire se produce en la atmósfera de la Tierra cuando la luz solar interactúa con los átomos y moléculas de la atmósfera. En esta imagen, tomada por astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS) en 2011, aparece una banda verde de brillo de oxígeno sobre la curva de la Tierra. En la superficie aparecen partes del norte de África, donde las luces del atardecer brillan a lo largo del río Nilo y su delta. Crédito: NASA

Sigue el camino verde brillante

Despertó el interés del equipo científico internacional A Descubrimiento anterior Fueron creados utilizando Mars Express, que observó el brillo nocturno en longitudes de onda infrarrojas hace una década. La nave espacial Trace Gas Orbiter detectó átomos de oxígeno verdes brillantes sobre el lado diurno de Marte en 2020, la primera vez que se observa una emisión de este tipo alrededor de un planeta distinto de la Tierra.

Estos átomos también viajan al lado nocturno y luego se vuelven a ensamblar a una altitud menor, creando el brillo nocturno visible descubierto en una nueva investigación publicada hoy.

Impresión artística de la Agencia Espacial Europea exomares Seguimiento de la órbita del gas Detectando el brillo verde del oxígeno en la atmósfera marciana. Esta emisión, observada en el lado diurno de Marte, es similar al resplandor nocturno que se observa alrededor de la atmósfera de la Tierra desde el espacio. Crédito: Agencia Espacial Europea

Orbitando el Planeta Rojo a una altitud de 400 kilómetros, TGO pudo observar la cara nocturna de Marte a través del canal ultravioleta-visible de su vehículo. herramienta nómada. El instrumento cubre un rango espectral desde casi ultravioleta hasta luz roja, y fue apuntado hacia el borde del planeta rojo para observar mejor la atmósfera superior.

El experimento NOMAD está liderado por el Real Instituto Belga de Astronáutica y trabaja con equipos de España (IAA-CSIC), Italia (INAF-IAPS) y Reino Unido (Open University), entre otros.

Valor científico

El resplandor nocturno sirve como indicador de los procesos atmosféricos. Puede proporcionar una gran cantidad de información sobre la composición y dinámica de una región de la atmósfera que es difícil de medir, así como la densidad del oxígeno. También puede revelar cómo la luz solar y el viento solar, la corriente de partículas cargadas que emana de nuestra estrella, depositan la energía.

Una toma desde el espacio de la Vía Láctea y la Tierra juntas fuera de la Estación Espacial Internacional. La Vía Láctea se extiende debajo de la curva del limbo de la Tierra en la escena, que también registra un tenue resplandor verde. El abultamiento central de la galaxia aparece con campos de estrellas cortados por oscuras hendiduras de polvo interestelar. La foto fue tomada por el astronauta de la NASA Scott Kelly en 2015 durante su misión de un año en el espacio. Crédito de la imagen: NASA/Scott Kelly

Comprender las propiedades de la atmósfera marciana no sólo es interesante desde el punto de vista científico, sino también esencial para las misiones a la superficie del Planeta Rojo. Por ejemplo, la densidad de la atmósfera afecta directamente la resistencia que experimentan los satélites que orbitan alrededor de Marte y los paracaídas utilizados para lanzar sondas a la superficie marciana.

Resplandor nocturno vs aurora

El resplandor nocturno también se observa en la Tierra, pero no debe confundirse con la aurora boreal. La aurora boreal es sólo una de las formas en que se ilumina la atmósfera planetaria.

Se produce la aurora boreal, En Marte Como en la Tierra, cuando los electrones energéticos del Sol golpean la atmósfera superior. Varían en el espacio y el tiempo, mientras que la luz nocturna es más uniforme. Tanto el resplandor nocturno como la aurora boreal pueden mostrar una amplia gama de colores dependiendo de qué gases atmosféricos son más abundantes en las diferentes altitudes.

El resplandor verde nocturno de nuestro planeta es bastante tenue, por lo que se ve mejor desde una perspectiva de «borde», como se muestra en Muchas fotos increíbles Tomada por astronautas Estación Espacial Internacional.

Vídeo de lapso de tiempo de Agencia Espacial Europea La foto fue tomada del astronauta Tim Peake durante su misión Principia de seis meses en la Estación Espacial Internacional. El astronauta británico comentó sobre este timelapse: «Vista de la ISS de la ‘aurora saliendo’. ¿Ves los dos satélites al final? Un vídeo Timelapse creado a partir de imágenes tomadas en un intervalo de un segundo se reproduce 25 veces más rápido. Crédito: Agencia Espacial Europea/NASA

Referencia: “Observación de Marte O₂ “Resplandor nocturno visible mediante el espectrógrafo NOMAD a bordo del orbitador de gases traza” por J.-C. Girard, L. Surette, I.R. Thomas, P. Rístico, Y. Willam, C. Debussy, A.C. Vandel, F. Dearden, B. Hubert, J.P. Mason, M.R. Patel y M.A. López Valverde, 9 de noviembre de 2023, astronomía de la naturaleza.
doi: 10.1038/s41550-023-02104-8