天文學家在火星的大氣層中探測到一種迷人的綠色光芒

藝術家對火星氣輝的印象。（ESA）

天文學家在火星大氣中探測到迷人的綠光，它是由一個與地球上的空氣輝光非常相似的過程產生的。當太陽輻射撞擊火星大氣時，它會將二氧化碳分解成一氧化碳和氧氣。是氧原子造成了綠色的輝光。

地球的氣輝光

在之前，這種光只在地球上方的天空被發現過。它在火星大氣層中的發現將有助于我們更好地理解在地球和其他地方引起空氣發光的過程。

“在地球上看到的最明亮的光是夜晚的光。更具體地說，從氧原子散發出一種特定的光的波長，這種光在其他行星上從來沒有被找到過，”比利時列日大學的天文學家讓-克洛德·杰拉德說，他也是描述這一現象的新論文的主要作者。

地球的天空從來沒有完全地黑過，就算在深夜，即使提取了光污染，星光和漫射陽光。在大氣層中的分子持續經歷著不同的過程，這會導致它們在一系列波長范圍內微弱地發光。

地球的極光

這種光與極光并不是完全不相同的，因為它們都被同樣的顆粒所產生——除了它更暗一些，而且它背后的機制也不同。極光是由太陽風產生的帶電粒子散發出來的，它電離了大氣原子，使它們在天空中形成閃動的光。

另一方面，氣輝光是由陽光和大氣之間的相互作用引起的，大致可以分為兩類。夜光：當原子在白天被太陽輻射分解，以光子的形式釋放出來時，就會產生多余的能量。此前在金星、火星以及地球上都觀測到過夜天光。

金星的氣輝光

天文學家現在在火星大氣層中觀察到的是白天的氣輝光——這種現象更難被探測到，因為它的微弱的存在遠遠超過了日光。

在地球上，它只會出現當大氣層中的分子吸收太陽光，太陽光給它們更多的能量使它們以輻射的形式發射的頻率與最初吸收的輻射相同或稍低。在國際空間站（ISS）拍下的圖片里，當相機透過大氣的頂部而不是直接向下看，氣輝光更加明顯。

科學家們猜測火星上的氣輝光在1979年出現。但火星軌道器直接面對火星表面，直到現在才探測到它。

地球的夜輝. (NASA)

因此，從國際空間站學習后，研究小組重新定位了火星發現號（游牧號）的最低點和掩星儀器的方向，從直面火星的位置，到穿過大氣層觀察火星的地平線。在這個位置上，他們在20到400公里（12到250英里）的高度范圍上對火星大氣進行了一系列的觀測。

火星發現號（游牧號）

當他們分析這些數據時，他們在所有的白天的觀測中都發現了光學和紫外線波長的綠色射線。

比利時皇家空間航空研究所的行星航空師安·卡琳·凡達勒解釋說：“輻射在大約80公里處最強，并根據火星和太陽之間距離的變化而變化。”

當研究小組模擬發射背后的過程時，他們發現它是由一個與地球上的氣輝光非常相似的過程產生的。當太陽輻射撞擊火星大氣層時，它會將二氧化碳分解成一氧化碳和氧氣。是氧原子造成了綠色的光。

有趣的是，這個光線的可見波長是紫外波長的16.5倍。

杰拉德說：“在火星上的觀測結果與之前的理論模型一致，但與我們在地球周圍發現的實際發光結果不一致，那里可見的輻射要弱得多。”

“這表明我們需要更多的時間來了解氧原子的反應，這對我們理解原子物理和量子物理非常重要。”

該小組指出，這種差異可能是地球觀測儀器校準方式的問題。顯然，最好的辦法是做更多的科研工作。

這項研究已經發表在《Nature Astronomy》雜志上。

by: Josh K. Elliott

FY: Skylee

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