Aurora de prótons em Marte. Primeiro, um próton do vento solar se aproxima de Marte em alta velocidade e encontra uma nuvem de hidrogênio em torno do planeta. O próton rouba um elétron de um átomo de hidrogênio marciano, tornando-se assim um átomo neutro. O átomo passa pelo choque, um obstáculo magnético em torno de Marte, porque as partículas neutras não são afetadas por campos magnéticos. Finalmente, o átomo de hidrogênio entra na atmosfera de Marte e colide com as moléculas de gás, fazendo com que o átomo emita luz ultravioleta. Crédito:NASA / MAVEN / Goddard Space Flight Center / Dan Gallagher
As auroras aparecem na Terra como exibições fantasmagóricas de luz colorida no céu noturno, geralmente perto dos pólos. Nosso vizinho rochoso, Marte, também tem auroras, e a espaçonave MAVEN da NASA acaba de encontrar um novo tipo de aurora marciana que ocorre durante a maior parte do dia do Planeta Vermelho, onde as auroras são muito difíceis de ver.
As auroras explodem quando as partículas energéticas mergulham na atmosfera de um planeta, bombardeando gases e fazendo-os brilhar. Embora os elétrons geralmente causem esse fenômeno natural, às vezes os prótons podem provocar a mesma resposta, embora seja mais raro. Agora, a equipe do MAVEN aprendeu que os prótons estavam fazendo em Marte a mesma coisa que os elétrons normalmente fazem na Terra - criar aurora. Isso é especialmente verdadeiro quando o Sol ejeta um pulso particularmente forte de prótons, que são átomos de hidrogênio despojados de seus elétrons solitários por calor intenso. O Sol ejeta prótons a velocidades de até dois milhões de milhas por hora (mais de 3 milhões de quilômetros por hora) em um fluxo errático chamado de vento solar.
A equipe MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) estava estudando a atmosfera de Marte com o Imaging UltraViolet Spectrograph (IUVS), e observei que na ocasião, a luz ultravioleta vinda do gás hidrogênio na atmosfera superior de Marte clarearia misteriosamente por algumas horas. Eles então notaram que os eventos de clareamento ocorreram quando outro instrumento MAVEN, o Solar Wind Ion Analyzer (SWIA), medido prótons aprimorados do vento solar.
Observações do MAVEN de uma aurora de prótons. No painel superior, a variabilidade natural do vento solar resulta em fluxos densos ocasionais de prótons do vento solar bombardeando Marte. No fundo, as observações do Imaging Ultraviolet Spectrograph do MAVEN mostram um aumento da emissão ultravioleta da atmosfera quando o vento solar é intensificado. Crédito:NASA / MAVEN / Universidade do Colorado / LASP / Anil Rao
Mas dois quebra-cabeças fazem esse tipo de aurora parecer impossível à primeira vista:como esses prótons passaram pelo "choque de arco do planeta, "um obstáculo magnético que normalmente desvia as partículas carregadas do vento solar ao redor do planeta? E como os prótons poderiam emitir luz, já que os átomos precisam de elétrons para fazer isso?
"A resposta foi roubo, "disse Justin Deighan, do Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado, Pedregulho, autor principal de um artigo sobre esta pesquisa publicado em 23 de julho em Astronomia da Natureza . "À medida que se aproximam de Marte, os prótons que chegam com o vento solar se transformam em átomos neutros, roubando elétrons da borda externa da enorme nuvem de hidrogênio que envolve o planeta. O choque de arco só pode desviar partículas carregadas, assim, esses átomos neutros continuam em frente. "Quando esses átomos que chegam em alta velocidade atingem a atmosfera, parte de sua energia foi emitida como luz ultravioleta, que é invisível ao olho humano, mas detectável por instrumentos como o IUVS no MAVEN. Na verdade, um átomo de entrada pode colidir com moléculas na atmosfera centenas de vezes antes de diminuir a velocidade, emitindo uma grande quantidade de fótons ultravioleta.
"As auroras de prótons marcianas são mais do que um show de luzes, "disse Jasper Halekas da Universidade de Iowa, responsável pelo instrumento SWIA. "Eles revelam que o vento solar não é completamente desviado em torno de Marte, mostrando como os prótons do vento solar podem passar furtivamente pelo choque da proa e impactar a atmosfera, depositando energia e até aumentando o conteúdo de hidrogênio ali. "
Auroras de prótons ocorrem na Terra, mas não tão freqüentemente quanto em Marte. Uma diferença fundamental é o forte campo magnético da Terra, que desvia o vento solar da Terra em um grau muito maior do que em Marte. Na terra, auroras de prótons ocorrem apenas em regiões muito pequenas perto dos pólos, enquanto em Marte eles podem acontecer em qualquer lugar.
Contudo, auroras de prótons podem ser comuns em Vênus e na lua de Saturno, Titã. Como Marte, esses dois mundos não têm seus próprios campos magnéticos, e têm muito hidrogênio em suas atmosferas superiores - com muitos elétrons para compartilhar. Olhando mais adiante, é provável que muitos planetas orbitando outras estrelas tenham as mesmas condições favoráveis, e provavelmente também teria auroras de prótons.
