第 263 話:火星上的「曙光女神」現身啦!

(左)火星的離散極光;(右)藝術家筆下的呈現,有點獵奇。(來源:UAE Space Agency)
(其實更像靈異照片…)
阿拉伯聯合大公國的火星任務衛星「希望號」(HOPE),於 6 月 30 日在火星軌道上,藉著所搭載的光譜儀,拍攝到了火星至今最清晰的「離散極光」(discrete aurora),不過這個極光是紫外線而不是可見光。
極光依據其外觀分為「擴散極光」以及「離散極光」兩種,我們印象中那種「長得像窗簾」,有明確外型邊界的,即是「離散極光」;「擴散極光」比較像是晚霞一樣一整片,沒有明顯的邊界(由於晚霞經常可見,所以這種會被認為比較無聊…)。
地球上的極光,是因為太陽風(從太陽射出的高速帶電粒子流,其實就是電漿)到達地球附近時,由於運動中的帶電粒子在地球磁場所受到的「勞倫茲力」,而在地球外面打轉,當這些粒子靠近南北極時,會接觸到大氣層,與空氣分子碰撞並將之激發到能量較高、但較不穩定地「激發態」,當空氣分子由激發態回到能量較低且穩定的「基態」時,會把多出來的能量以光的型態釋放出來,就是極光。
所以要看到極光有兩個條件:要有大氣、也要有磁場。
火星有大氣,但是不像地球擁有地磁,那為什麼會產生極光呢?因為當太陽風到達火星時,會被火星「撞到」,就像水流撞到石頭一樣變成從火星旁邊流過去的電漿亂流,由於「電生磁」的原理,就會在火星周圍製造出磁場,受到這個磁場的作用,如果太陽風中有「條件剛好」的帶電粒子,就有機會進入火星那一層薄薄的大氣,與氣體分子碰撞後產生極光。
火星極光形成示意圖(來源:UAE Space Agency)
過去所看到的極光型態大多屬於「擴散極光」,這一次「希望號」拍到的,則是清晰的「離散極光」。這個火星任務的科學家研判,這次看到的極光是受到火星地殼磁場的影響——等等,剛剛不是說火星不像地球有「地磁」,沒有「火星磁」這種東西嗎?
目前有一個假設是,早期的火星本體跟地球一樣,也是具有全球化的「火星磁」的,不過不知道為什麼消失了,但是部分的火星地殼仍帶有磁場,這是在數十億年前,造成「火星磁」的一部份磁性物質,在地表岩漿凝固的過程中,被鎖在地殼裡了,而留下了部分「火星磁」的遺跡。透過這次的極光觀測,或許能讓我們得到一些火星磁場、以及它如何消失的線索。
「希望號」本體質量550kg,搭載800kg的聯氨燃料,於2020年7月19日從日本種子島搭乘 H-IIA 火箭發射,2021年2月9日進入火星軌道。領導這次「大公國火星任務」(Emirates Mars Mission, EMM)的科學家是 Hessa Al Matroushi,她表示,本來 EMM 的目標是研究火星大的大氣,這次看到離散極光是「賺到的」。
台灣的火星任務什麼時候可以展開呢?
照例,講到極光(Aurora)當然要來個「曙光女神之寬恕」啦!(來源:車田正美/集英社)
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