مدارگرد امید امارات توانست اولین عکس از شفق‌های سیاره سرخ را ثبت کند

اخیرا مدارگرد مریخی امید امارات متحده عربی عکس‌هایی از شفق‌های مریخی ثبت کرده است که می‌توان گفت تاکنون بهترین ثبت‌هایی است که از این پدیده مریخی گرفته شده است. شفق‌های مریخی به قدری ضعیف و کم نور هستند که ابزارهای کنونی درون مریخ توانایی ثبت آن‌ها را نداشته‌اند. شفق‌های مریخ به طرز عجیبی کم فروغ هستند و با چشم مسلح دیده نمی‌شوند، اما می‌دانیم که باید در طول موج‌هایی نزدیک به نور مرئی وجود داشته باشند. حساسیت ابزارهای ثبت تصویر مدارگرد امید از ابزارهای قبلی کمی بالاتر است و به همین دلیل توانسته تا بهتر از آن‌ها عمل کند. در این مقاله به جزئیات ثبت این تصاویر می‌پردازیم و کمی بیشتر این پدیده را بررسی می‌کنیم.

درآمدی بر مدارگرد امید

مدارگرد امید اولین فضاپیمای بین‌سیاره‌ای امارات متحده عربی است که در بهمن ماه ۱۳۹۹ وارد مدار سیاره مریخ شد. از مهم‌ترین اهداف این مدارگرد، تهیه نقشه کاملی از مریخ است که تا کنون هیچ فضاپیمایی انجام نداده است. تجهیزات اصلی این مدارگرد یک اسپکترومتر فروسرخ، اسپکترومتر فرابنفش و یک دوربین برای ثبت تصاویر با رزولوشن بالا از جو مریخ است.

اسپکترومتر فروسرخ مقدار غبار، ابر، بخار آب و دمای اتمسفر زیرین مریخ را اندازه‌گیری می‌کند. چنین بررسی‌هایی به ما اطلاعات مفیدی از چرخه‌های جوی و فصل‌های این سیاره می‌دهد. اسپکترومتر فرابنفش، ترموسفر این سیاره یعنی دومین لایه بالایی مریخ را بررسی می‌کند و مقدار کربن‌مونوکسید و اکسیژن درون این لایه را اندازه‌گیری می‌کند و یک نقشه سه بعدی از هیدروژن و اکسیژن درون اگزوسفر (بیرونی‌ترین لایه اتمسفر) تهیه می‌کند.

مدار امید نسبت به مدارگردهای دیگر مریخ مانند «ماون» (MAVEN) ناسا، مدار استوایی و بزرگ‌تری دارد. مدارگردهای دیگر مانند ماون که در مدار شمالی-جنوبی مریخ قرار دارند، بسیار به مریخ نزدیک هستند. این مدارگردها جزئیات بیشتری از سیاره را تحت پوشش قرار می‌دهند، با این حال وسعت دید بسیار کمتری نسبت به امید دارند. شعاع بزرگتر مدار امید به این فضاپیما این امکان را می‌دهد که منظره‌ای کلی از مریخ را ببیند و تصویربرداری کند.

حالا پس از گذشت ۵ ماه از قرارگیری آن در مدار، امید توانست از دید خود شفق‌های مریخ را ثبت کند. این تاکنون بهترین تلاشی است که در راستای ثبت این پدیده انجام شده است. امید توانست این تصاویر را با اسپکترومتر فرابنفش خود ثبت کند و جزئیاتی از شفق‌های مریخ را برای اولین بار به نمایش بگذارد.

شفق چگونه شکل می‌گیرد؟

شفق‌ها نورهای طبیعی هستند که در آسمان سیارات مختلف پدیدار می‌شوند. رنگ این پدیده آبی، قرمز، زرد، سبز و نارنجی است که به آرامی تغییر رنگ می‌دهد و در زمینه آسمان حرکت می‌کند. شفق‌ها معمولا هر شب در محدوده آرکتیک و آنتارکتیکا دیده می‌شوند که حدودا مرز بین عرض‌های ۶۶.۵ درجه شمالی و جنوبی سیاره را شامل می‌شوند.

عاملی که شفق‌ها را به وجود می‌آورند، سفری طولانی از خورشید تا زمین را طی می‌کنند. خورشید کره‌ای از گازهای باردار فوق‌گرم یا یون‌های داغ است. این یون‌ها به طور پیوسته از سطح خورشید به بیرون پرتاب می‌شوند و بادهای خورشیدی را به وجود می‌آورند.

زمانی که این بادها به زمین می‌رسند، در میدان مغناطیسی زمین به دام می‌افتند. این میدان به عنوان یک سپر محافظتی عمل کرده و از زمین نگهداری می‌کند. بدون وجود آن، بادهای خورشیدی به اتمسفر زمین برخورد می‌کردند و آن را از بین می‌بردند و به احتمال زیاد حیاتی روی زمین باقی نمی‌ماند.

اگرچه اکثر این بادها در مغناطوسفر به دام می‌افتند، مقادیری از این یون‌ها به یونوسفر زمین می‌رسند و اطراف قطب‌های زمین حلقه‌هایی از شفق را به وجود می‌آورند. در یونوسفر بادهای خورشیدی به اتم‌های اکسیژن و نیتروژن برخورد و انرژی را آزاد می‌کنند. این انرژی به شکل نور آزاد می‌شود و شفق‌های رنگارنگ قطبی را در ارتفاع ۹۷ تا هزار کیلومتری زمین تشکیل می‌دهد.

شفق‌های مریخی

بادهای خورشیدی به همین شکل به سیارات دیگر نیز برخورد می‌کنند و شفق‌ها را تشکیل می‌دهند. با این حال، سیارات دیگر میدان مغناطیسی مانند زمین ندارند و همین شکل آن‌ها را متفاوت می‌کند. مریخ میدان مغناطیسی کلی مانند زمین ندارد و به همین دلیل شفق‌های بهم ریخته‌ای در این سیاره شکل می‌گیرد.

سیاره مریخ زمانی میدان مفناطیسی مانند زمین داشت، اما اکنون از بین رفته و تنها قسمت‌هایی از آن باقی مانده است. اطراف این مناطق مغناطیسی باقی مانده شفق‌های پراکنده‌ای به وجود می‌آید که در نور مرئی قابل مشاهده نیست.

این نورهای کم مریخی در شب در طول موجی دیگر دیده می‌شوند. تمامی ابزاری که روی مریخ فعالیت می‌کردند تنها به نور مرئی حساس بودند و در شرایط روز فعالیت می‌کردند. تا اینکه مدارگرد امید به مریخ رسید و از ابزار خود برای ثبت این نورها استفاده کرد.

هر رنگی که از شفق‌ها دیده می‌شود نشان‌دهنده درجه برانگیختگی ترکیبات اتمسفر است. در زمین با برخورد یون‌ها به اتمسفر، اتم‌های نیتروژن و اکسیژن برانگیخته می‌شوند و نورهایی در طول موج مرئی و نامرئی تولید می‌کنند. در مریخ، ترکیبات اتمسفر آن تنها در طول موج نامرئی برانگیخته می‌شوند و انرژی بیشتری را آزاد می‌کنند. به همین دلیل چشم ما توانایی دیدن آن‌ها را ندارد.

امید با اسپکترومتر فرابنفش خود این تصاویر را با جزئیات قابل توجهی ثبت کرد. دلیل برتری ابزار امید این بود که توانست در طول موج کوتاه‌تری به مریخ نگاه کند و در نوری که چشم ما قادر به دیدن آن نیست شفق‌ها را ثبت کند.

به گفته سازمان فضایی امارات متحده عربی این تصاویر در طول موج ۱۰۳.۴ نانومتر حین فعالیت شدید شفق‌ها در محدوده فرابنفش ثبت شده‌اند. تکه‌هایی از نور که در سمت شب مریخ دیده می‌شوند، فعالیت پراکنده شفق‌ها هستند که ردپایی از ذرات برانگیخته در اتمسفر این سیاره را نشان می‌دهند. بادهای خورشیدی به سمت مواد معدنی مغناطیسی روی سطح مریخ کشیده می‌شوند و اتم‌های اتمسفر آن ناحیه را برانگیخته می‌کنند. انرژی آزاد شده از این فعالیت به شکل نور پدیدار می‌شود و شفق‌ها را به وجود می‌آورد.

مطالعه شفق‌های پراکنده مریخی به ما کمک می‌کند تا درباره اتمسفر مریخ بیشتر بدانیم و سوالات بسیاری را پاسخ دهیم. یکی از مهم‌ترین پرسش‌های امروزه درباره مریخ این است که چگونه این سیاره از یک مکان قابل زیست تبدیل به یک کره خشک و بدون آب شده است. حالا با وجود این شفق‌ها سوال این است که چگونه این انرژی وارد سیستم مریخ می‌شود و از اتمسفر بالایی این سیاره عبور می‌کند و درست درون آن شفق‌هایی را تشکیل می‌دهد.

امید این تصاویر را تنها کمی بعد از قرارگیری در مدار ثبت کرد. طبق اطلاعاتی که سازمان فضایی امارات متحده در اختیار عموم قرار داده است، ماموریت این مدارگرد تا دو سال ادامه دارد و می‌تواند تصاویر بیشتری از این پدیده ثبت کند و امیدواریم که بتوانیم جزئیات بیشتری از این شفق‌ها را در طول ماموریت امید به دست آوریم.