Спустя долгие годы наблюдений астрономы зафиксировали в атмосфере Марса уникальный феномен – зеленоватое свечение, вызванное взаимодействием солнечного света и кислорода на высоте около 80 километров над поверхностью красной планеты. Детали исследования марсианского свечения опубликованы в научном журнале Nature Astronomy.
Земное небо никогда не погружается в абсолютную темноту. Даже ночью, лишённой светового загрязнения, рассеянных солнечных лучей с дневной стороны планеты и света звёзд, в атмосфере сохраняется призрачное свечение на разных волнах спектрального диапазона. Это явления является следствием «жизнедеятельности» молекул на разных уровнях атмосферы. Частицы атмосферы беспрестанно взаимодействуют с космическими факторами. Наиболее известным следствием такого взаимодействия является северное сияние, которое проявляется из-за ионизации атомов частицами солнечного ветра.
В 1868 году шведский учёный Андерс Ангстрем открыл такой феномен как собственное свечение атмосферы Земли, которое бывает ночным и дневным. Чаще всего с борта МКС и орбитальных спутников видно ночное свечение: его механизм обусловлен разрушением атомов кислорода под воздействием солнечной радиации в течении солнечного дня. С наступлением ночи атомы восстанавливаются и излучают излишек энергии в форме фотонов. Помимо Земли, подобный феномен также встречается на Марсе и Венере.
Более загадочным и гораздо менее изученным является дневное свечение. Согласно исследователям, оно почти в 1000 раз интенсивнее полярного сияния и ночного свечения, однако его изучение затруднено вследствие того, что оно попросту теряется в ярких лучах солнечного света. На Земле данный феномен формируется в результате поглощения молекулами кислорода солнечной радиации. Вместе с ней молекулы получают чрезмерное количество энергии, которое они изливают в виде излучения в диапазоне волн равном или меньшем, чем у поглощённой радиации. Существование подобного феномена в атмосфере Марса было предсказано ещё в 1979 году, однако орбитальные спутники того времени так ничего и не зафиксировали.
«Взгляд» орбитальных спутников обычно устремлён на поверхность космических объектов, поскольку только таким образом инструменты аппарата могут анализировать особенности морфологии поверхности и тектоники, а также проводить спектральное исследование состава атмосферы в случае наличия оной. Усвоив опыт специалистов МКС, которым удалось рассмотреть дневное свечение атмосферы Земли, команда TGO (Trace Gas Orbiter) – орбитального аппарата для исследования малых составляющих атмосферы, решила развернуть один из инструментов параллельно поверхности красной планеты. В частности, учёные направили комплекс спектрометров NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) таким образом, чтобы он охватывал толщу атмосферы от 20 до 400 км над поверхностью Марса.
Анализируя полученные данные, исследователи наконец подтвердили факт существования феномена дневного свечения на Марсе. В частности, на дневной стороне планеты они зафиксировали зелёное излучение как в видимом, так и в ультрафиолетовом спектрах. Сильнее всего свечение было выражено на высоте около 80 км. При этом интенсивность свечения заметно менялась в зависимости от удаления Марса от Солнца. Астрономы сгенерировали модель процесса и обнаружили, что его механика практически идентична механике дневного свечения на Земле. Когда солнечная радиация достигает атмосферы Марса, она разбивает молекулы углекислого газа на монооксид углерода и кислород: именно последний является источником зелёного свечения.
В ходе исследования феномена учёные обнаружили, что дневное свечение атмосферы Марса в 16,5 раз интенсивнее в видимом диапазоне, чем в ультрафиолетовом. Данное открытие свидетельствует о том, что даже современной науке известно слишком мало о поведении атомов кислорода. Дальнейшее наблюдение феномена позволит расширить наши познания об атомной и квантовой физике. Кроме того, исследование свечения кислорода поможет учёным в решении проблем, возникающих во время приземления марсоходов на поверхность планеты. Прежде астрономам приходилось сталкиваться с непредсказуемым изменением плотности и толщины атмосферы красной планеты. По мнению учёных, загадочное зелёное свечение может послужить инструментом для более точного определения характеристик атмосферы с целью максимально эффективного расчёта траектории посадки аппаратов на поверхность Марса.
