天文|来自红色星球的绿光，它掩盖了什么秘密，是生命吗？火星大气|红色星

简介：天文学家在火星表面观测到目前只在地球大气层见到过的光带，推测是火星大气分子原子反射光造成的。

本文图片
图示：科学家探测到火星大气层上奇异的类地光环
这是首次在地外行星大气层上发现这样的现象。
火星轨道飞行器在探测火星大气层时记录了这不同寻常的景象。火星，这颗红色的星球被一条绿色光带环绕。在此之前，人类从未在地球以外的行星上观测到这样的现象。

本文图片
欧洲航天局（ESA）发射的ExoMars跟踪气体轨道器（TGO）检测出火星大气层中氧原子释放出的绿色光芒与地球上绚丽的极光相似。
“这预示着前方还有更多的未知在等待着我们”
最新的研究发现已在科学杂志《自然天文学》（Nature Astronomy）上发表。此次重大发现之前，科学家们从未观测到火星上的绿色光带，但早在40年前，科学家们就预测到了它的存在。这种光芒是由阳光与行星大气中的分子与原子结合而产生的。

本文图片
比利时列日大学的Jean-Claude Gérard 是发表这项研究的主要作者，他说：“地球上亮度最高的放射粒子来自夜间气辉，更具体地说，是源于氧原子放射出的特定的波长，这种光在其他行星上从未见到过。 “
北极光是极光的一种，空间天气爆发时会出现。太阳释放出高能带电粒子以太阳风的形式到达地球，使地球电离层的氧原子和氮原子激发，我们便看到了灿烂美丽的极光。

本文图片
【天文|来自红色星球的绿光，它掩盖了什么秘密，是生命吗？】极光的形式多样。有的呈片状挂于天边；有的呈弧线形悬于天幕；又或是呈射线状划过天际。每一种形态都别有洞天。
在地球上，这抹绿色的夜间光辉十分微弱，所以我们很难观察到，但对国际空间站（ISS）的宇航员们来说并非难事。宇航员们拍摄到了地球侧面边缘的大气状态，让我们看到了这神秘的绿色光环。

本文图片
国际空间站拍摄到的地球的绿色光环。（ESA）
为了考察火星大气层上的绿光，研究团队在这项新科研上使用了同样的方法，在TGO上安装了带有紫外和可见光光谱仪（UVIS）的最低点及掩星探测组件（NOMAD）来探索火星大气层。
来自比利时皇家空间研究所的科研人员Ann Carine Vandaele ，是这项研究报告的合著者，他曾表示：“我们之前从来没有观测到火星上有任何形式的绿光，所以我们决定调整UVIS最低点频道的方向，使其指向火星的‘边缘’ ，这一视角与国际空间站拍摄地球照片的视角相似。
从2019年4月24日到12月1日，轨道探测器对火星地表上空20千米至400千米之间进行了一系列的观测，每绕火星运行一圈扫描两次。最终，研究人员们收集到有关火星绿光的所有数据，并发现在海拔80千米的上空，辐射最强。 Jean-Claude Gérard 指出：“这次研究的结果与之前的理论模型一致，但与地球上空的绿光不同。与火星的绿光相比，地球的这段可见光放射性要微弱的多。这表明我们对氧原子的特性有待深究，这对我们研究原子和量子物理学至关重要。
研究发现，火星上空的绿光的主要成分是二氧化碳和二氧化碳分解产生的一氧化碳和氧气。分解产生的氧原子在可见光和紫外线下发光，而且在可见光下的放射强度是紫外线下的16.5倍。
通过研究火星大气，科学家们能够获取大量大气内部组成的信息，研究太阳活动对火星的影响以及火星围绕寄主星的轨道。
科学家们已经找到证明火星原始生命存在的证据，他们认为这颗孤寂、荒凉、干燥的行星或许曾经是一个温暖湿润、孕育着生命的世界，但在数十亿年的演化中，大气逐渐稀薄，生命也渐渐消亡。所以，一探火星大气也许会让我们获悉这些可能存在过的生命曾经在这颗星球上的故事以及历史演化。

本文图片
摘要：地球极光光谱中遍布着由氧原子受能量激发而释放出的波长为557.7nm波段，于是光呈现出绿色。根据观测显示，白天，这层薄薄的绿色光辉覆盖在地球海拔约90km处，迄今为止，没有在其他行星上发现这一现象。本文所述昼气辉来自地外行星，由来自欧洲航天局的ExoMars跟踪气体轨道器上的NOMAD以及紫外和可见光光谱仪进行探测。探测器通过特殊观测方式，对火星昼侧边缘进行扫描，为研究557.7nm波段谱线的强度和可变性随海拔变化的规律提供了支持。分页标题

本文图片
研究发现，在大约海拔80km和120km处强度最高,分别与二氧化碳在太阳莱曼α射线和极端紫外辐射下的光解强度相一致。而且，在同一高海拔处，紫外线波段297.2nm附近，检测出氧原子释放出较弱的辐射强度。通过对氧原子辐射强度进行同步测量，研究人员直接计算出在可见光下的辐射强度与在紫外线下的比率是16.5,从而进一步阐明了非协调从头计算法与大气测量法之间存在的争议，但即使多方努力，这一争议仍然存在。科学家们把这个比率作为测量标准，将紫外线和可见光的光谱区相联系。其结果将对极光与气辉的研究进程和光谱校准产生影响。
作者: inverse
FY: 夏月星夕
如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处