الفرق بين الشفق الازرق على المريخ والشفق القطبي الارضي

الشفق ليس مجرد شيء يحدث على الأرض ، إذا كان للكوكب جو ومجال مغناطيسي ، فمن المحتمل أن يكون لديهم الشفق ، مثل  الذي تم رصده على كوكب المشتري وزحل  ، لقد استغرق الأمر وقتًا طويلاً لتأكيد الرؤية حيث كان يعتقد لفترة طويلة أن الشفق القطبي سيكون مستحيلاً على المريخ لأنه يفتقر إلى المجال المغناطيسي الدائم الموجود على الأرض.

اكتشفت الأضواء الزرقاء التي تظهر فوق الكوكب لأول مرة قبل عشر سنوات باستخدام Mars Express التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، وأجرى فريق بحث جديد بقيادة وكالة ناسا ومعهد الكواكب والفيزياء الفلكية في غرونوبل (IPAG) وجامعة آلتو في فنلندا هذا الاكتشاف .

تحدث الشفق عندما تمسك الجزيئات النشطة من الشمس بالمجال المغناطيسي للكوكب وتتفاعل مع الذرات في الغلاف الجوي للكوكب ، وتنبعث منها الضوء ، إذا لم يكن هناك مجال مغناطيسي ، فيجب ألا يكون هناك شفق .

ومع ذلك ، وجد MAVEN أنه لا تزال هناك بعض البقع المحلية للمجال المغناطيسي المتزايد التي لا تزال باقية على السطح ، تسمى الشذوذ المغناطيسي القشري ، كانت هذه تقتصر في الغالب على نصف الكرة الأرضية الجنوبي ، وهذا يعني أن الشفق القطبي للمريخ سيكون أقوى هنا.

ظاهرة الشفق القطبي على الأرض

الشفق القطبي ،أو الأضواء الشمالية أو الجنوبية  ،  سبب ظهور هذه الأضواء هو الشمس ، حيث تقع على بعد 93 مليون ميل ولكن آثارها تمتد إلى ما وراء سطحها المرئي ، العواصف العاتية على الشمس تبعث هبوب جسيمات شمسية مشحونة تتدفق في الفضاء ، إذا كانت الأرض في مسار تيار الجسيمات ، فإن المجال المغناطيسي لكوكبنا والغلاف الجوي يتفاعلان.

عندما تتصادم الجزيئات المشحونة من الشمس بالذرات والجزيئات في الغلاف الجوي للأرض، فإنها تثير تلك الذرات مما يؤدي إلى إحداث إشعاع.

تتكون الذرات من نواة مركزية وسحابة محيطة من الإلكترونات تطوق النواة في مدار. عندما تضرب الجسيمات المشحونة من الشمس الذرات في الغلاف الجوي للأرض ، تنتقل الإلكترونات إلى مدارات ذات طاقة أعلى ، بعيدًا عن النواة ، ثم عندما يعود الإلكترون إلى مدار منخفض الطاقة ، يطلق جزيءًا من الضوء أو الفوتون.

عندما تضرب الجزيئات المشحونة من الشمس جزيئات الهواء في المجال المغناطيسي للأرض ، فإنها تتسبب في إثارة ذرات تلك الجزيئات ، تنبعث الجزيئات من الضوء أثناء تهدئتها ، غالبًا ما تظهر الشفق على شكل ستائر من الأضواء ، ولكن يمكن أن تكون أيضًا أقواس أو لوالب ، غالبًا ما تتبع خطوط القوة في المجال المغناطيسي للأرض.

معظمها أخضر اللون ولكن في بعض الأحيان تظهر باللون الوردي ، وقد تحتوي الشاشات القوية أيضًا على ألوان حمراء وبنفسجية وأبيض ، تظهر الأضواء عادًة في أقصى الشمال ، الدول المطلة على المحيط المتجمد الشمالي كندا وألاسكا والدول الاسكندنافية و أيسلندا وغرينلاند وروسيا ، لكن العروض القوية للأضواء يمكن أن تمتد إلى خطوط عرض أكثر جنوبيًا في الولايات المتحدة ، وبالطبع ، تظهر الأضواء في المناطق القطبية الجنوبية للأرض.

ظاهرة الشفق القطبي على المريخ

يتشابه المريخ تقريبًا مع الظواهر الفلكية التي نشاهدها على الأرض، ولكنها تبدو مختلفة تمامًا، ويعتبر الشفق واحدًا من هذه الظواهر.

الشفق القطبي ، مثل الشفق القطبي الشهير ، ناتج عن تفاعل الجسيمات المشحونة من الشمس مع المجال المغناطيسي للكوكب ، عندما تدخل هذه الجسيمات إلى الغلاف الجوي ، فإنها تثير الذرات والجزيئات ، وبينما تطلق الطاقة لتهدئة ، تنتج الجسيمات الضوء. على الأرض ، نرى الشفق باللون الأخضر والأحمر مع بعض الأشكال الزرقاء أو الأرجوانية في المزيج.

يتوقع حدوث الشفق القطبي المريخي فقط في نصف الكرة الجنوبي، ويرغب رواد الفضاء الذين يتجولون على سطح الكوكب الأحمر في رصد ضوء أزرق وألوان أخرى مثل الحمراء والخضراء

على الرغم من أن المريخ ليس لديه الكثير من الغلاف الجوي أو المجال المغناطيسي، إلا أنه صغير جدًا وتم جرده من طبقته الجوية بالكامل بفعل الرياح الشمسية، فكيف يمكن لهذا الكوكب أن يكون لديه أي أضواء ليلية؟

وفقًا لدراسة جديدة، فإن الشفق البريتوني هو النوع الأكثر شيوعًا من ظاهرة الشفق على المريخ، ويتشكل هذا النوع من الشفق عندما تتفاعل الرياح الشمسية مع الغلاف الجوي، وهو مشابه للشفق الذي يحدث على الأرض، بما في ذلك الشفق القطبي.

تم رصد الشفق البروتوني لأول مرة بواسطة المركبة الفضائية MAVEN التابعة لناسا في عام 2016 ، وعلى وجه الخصوص أداة التصوير الطيفي للأشعة فوق البنفسجية (IUVS) ، لكن هذا البحث الجديد يوضح أنها أكثر أنواع الشفق شيوعًا على هذا الكوكب ، ويمكن أن تساعد العلماء على تتبع فقدان الماء من الغلاف الجوي للمريخ.

تكون الشفق البريتوني عندما تتفاعل بروتونات الرياح الشمسية (وهي ذرات هيدروجين من إلكتروناتها الوحيدة بسبب الحرارة الشديدة) مع الغلاف الجوي العلوي على جانب المريخ. مع اقترابها من المريخ ، تتحول البروتونات القادمة مع الرياح الشمسية إلى ذرات محايدة عن طريق سرقة الإلكترونات من ذرات الهيدروجين في الحافة الخارجية للهيدروجين المريخي ، وهي سحابة ضخمة من الهيدروجين تحيط بالكوكب. عندما تضرب تلك الذرات عالية السرعة الغلاف الجوي ، تنبعث بعض طاقتها لضوء فوق بنفسجي.

يمكن استخدام الشفق البريتوني لتتبع فقدان الماء المريخي المستمر، لأن هذا الشفق يتشكل بشكل غير مباشر عن طريق الهيدروجين الذي يأتي من ماء المريخ الذي يفقد في الفضاء.

يبدو أن ارتفاع درجات الحرارة في الصيف ونشاط الغبار يسببان ظاهرة الشفق البروتوني بواسطة دفع البخار المائي بقوة إلى الغلاف الجوي. تقوم الأشعة فوق البنفسجية الشمسية المتطرفة بتفكيك الماء إلى مكوناته الهيدروجين والأكسجين. يتم ارتباط الهيدروجين الخفيف بجاذبية المريخ وتعزيز الهالة الهيدروجينية المحيطة بالمريخ، مما يؤدي إلى زيادة فقدان الهيدروجين في الفضاء. تجعل وجود مزيد من الهيدروجين في الهالة التفاعلات مع بروتونات الرياح الشمسية أكثر شيوعا، مما يجعل ظاهرة الشفق البروتوني أكثر تكرارا وإشراقا.  

الفرق بين شفق المريخ و الشفق الارضي

في الأرض، يشاهد عادة الشفق القطبي كعرض للضوء في سماء الليل بالقرب من المناطق القطبية، ويعرف أيضا باسم الأضواء الشمالية والجنوبية. يحدث هذا عندما تصب الجسيمات المشحونة من الشمس ذرات في الغلاف الجوي للأرض، مما يؤدي إلى تحريك الإلكترونات في الذرات إلى حالة طاقة أعلى. عندما تنخفض الإلكترونات إلى حالة طاقة أقل، تطلق الفوتونات الضوء. تنتج هذه العملية الشفق الجميل أو الأضواء الشمالية .

على الرغم من أن الشفق البريتوني يحدث على المريخ خلال النهار وينتج عنه إشعاع فوق بنفسجي، إلا أنه لا يمكن رؤيته بالعين المجردة، ويمكن اكتشافه فقطباستخدام أداة التصوير الطيفي للأشعة فوق البنفسجية (IUVS) الموجودة على متن مركبة MAVEN التي تستكشف المريخ وتطور غلافه الجوي.

الفرق في الموقع ليس الفرق الوحيد مع الشفق المريخي ، حيث يقوم الأكسجين في الغلاف الجوي بتلوين الأضواء الشمالية باللون الأخضر والأحمر ، فإن النيتروجين وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للمريخ يعني أنهما يظهران باللون الأزرق.

تنتج الظواهر المختلفة أنواعًا مختلفة من الشفق ، ومع ذلك ، فإن جميع الشفق في الأرض والمريخ تعمل بالطاقة الشمسية ، سواء كانت انفجارات للجسيمات عالية السرعة المعروفة باسم العواصف الشمسية ، أو اندلاع الغازات والمجالات المغناطيسية المعروفة باسم طرد الكتلة التاجية ، أو هبوب الرياح الشمسية ، تيار من موصلا للكهرباء ينفخ باستمرار في الفضاء بسرعة حوالي مليون ميل في الساعة.

على سبيل المثال ، يحدث الشفق القطبي في الأرض عندما يتعرض الغلاف المغناطيسي الأرضي للنشاط الشمسي العنيف ، مما يؤدي إلى اصطدام إلكترونات ذات سرعة عالية بجزيئات الغاز في الغلاف الجوي العلوي الليلي على الأرض وتسبب توهجا فيه ، تحدث عمليات مماثلة أيضا لتكوين الشفق القطبي المنفصل والمريخ