火星の大気中に謎の緑色の光が検出された？オーロラとは何の関係があるのですか?

天文学者、火星の大気中に魅惑的な緑色の輝きを発見

火星の大気光の想像図。 （ESA）

天文学者たちは、火星の大気中に、地球の大気光と非常によく似たプロセスによって生み出された魅力的な緑色の輝きを発見した。太陽放射が火星の大気に当たると、二酸化炭素が一酸化炭素と酸素に分解されます。緑色に光るのは酸素原子によるものです。

地球の大気光

これまで、この光は地球の上空でのみ観測されていました。火星の大気圏でのこの発見は、地球やその他の場所で大気の輝きを引き起こすプロセスをより深く理解するのに役立つだろう。

「地球上で見られる最も明るい光は夜光だ。より具体的に言えば、酸素原子から発せられる特定の波長の光で、他のどの惑星でも発見されたことがない」と、この現象を記した新しい論文の筆頭著者で、ベルギーのリエージュ大学の天文学者、ジャン＝クロード・ジェラール氏は語った。

地球の空は、光害、星の光、拡散した太陽光を除去した後でも、真夜中であっても完全に暗くなることはありません。大気中の分子は絶えずさまざまなプロセスを経ており、その結果、さまざまな波長にわたって弱く光ります。

地球のオーロラ

この光はオーロラと全く異なるものではありません。どちらも同じ粒子によって生成されるからです。ただし、光が暗く、その背後にあるメカニズムが異なります。オーロラは太陽風によって生成された荷電粒子によって放出され、大気中の原子をイオン化して空に光の閃光を形成します。

一方、大気光は太陽光と大気の相互作用によって発生し、大きく分けて 2 つのカテゴリに分けられます。夜光: 日中に太陽放射によって原子が分解され、光子として放出されると、余分なエネルギーが生成されます。夜間の空の輝きは、これまでにも金星、火星、地球で観測されています。

金星の大気光

天文学者が現在火星の大気で観測しているのは昼側の大気光だ。これは、その微かな存在が昼光をはるかに上回るため、検出するのがはるかに難しい現象だ。

地球上では、大気中の分子が太陽光を吸収し、より多くのエネルギーを得て、吸収した放射線と同じかわずかに低い周波数の放射線として放出される場合にのみ発生します。国際宇宙ステーション（ISS）から撮影された画像では、カメラが真下ではなく大気圏の上方を撮影しているため、大気光がより顕著になります。

科学者たちは、火星の大気光は1979年に現れたと推測している。しかし、火星探査機は火星の表面に正対しており、これまでは検出されていなかった。

地球の夜の輝き。 （NASA）

そこで、ISSから学んだ後、チームはマーズ・ディスカバリー号（ノマド号）の天底観測装置と掩蔽観測装置を、火星に直接面する位置から、大気を通して火星の地平線を見る位置に再配置しました。彼らはこの場所から、高度20～400キロメートル（12～250マイル）の範囲で火星の大気の一連の観測を行った。

火星探査車ディスカバリー（ノマド）

データを分析したところ、昼間の観測すべてにおいて可視光線と紫外線波長の両方で緑色の光線が検出された。

「放射線は高度約80キロで最も強くなり、火星と太陽の距離に応じて変化する」とベルギー王立宇宙航空研究所の惑星航空学者アン・カリン・ヴァンダル氏は説明した。

研究チームが放射の背後にあるプロセスをシミュレーションしたところ、地球の大気光と非常によく似たプロセスによって放射が生成されていることがわかった。太陽放射が火星の大気に当たると、二酸化炭素が一酸化炭素と酸素に分解されます。緑色の光を引き起こすのは酸素原子です。

興味深いことに、この光の可視波長は紫外線波長の 16.5 倍長いです。

「火星での観測結果はこれまでの理論モデルと一致しているが、可視光線の放射がはるかに弱い地球周辺で見られる実際の輝きとは矛盾している」とジェラード氏は語った。

「これは、酸素原子がどのように反応するかを理解するためにはより多くの時間が必要であることを示唆しており、これは原子物理学と量子物理学を理解する上で非常に重要である。」

研究チームは、この食い違いは地球観測機器の調整方法に問題がある可能性があると指摘した。明らかに、最善のアプローチは、より多くの科学的研究を行うことです。

この研究はネイチャー・アストロノミー誌に掲載された。

著者: ジョシュ・K・エリオット

FY: スカイリー

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