Wenn ein Sperrfeuer geladener Protonen und Elektronen aus der Sonne auf uns zukommt, lenkt das Erdmagnetfeld sie geschickt um den Planeten. Dieses Flattern erzeugt schimmernde, leuchtende Farbvorhänge, die in den Polarregionen der nördlichen Hemisphäre als Aurora Borealis und im Süden als Aurora Australis bekannt sind.
Das gleiche Phänomen tritt auch auf dem Mars auf. Aber dort sind es nicht nur die Nordlichter und Südlichter, sondern auch die Äquatorlichter, die Lichter der mittleren Breiten, die Ostlichter, die Westlichter – überall auf dem Planeten.
Die Raumsonde Hope, die von den Vereinigten Arabischen Emiraten gestartet wurde und seit Februar den roten Planeten umkreist, hat einzigartige Bilder dieser tanzenden atmosphärischen Lichter aufgenommen, die als diskrete Polarlichter bekannt sind.
Missionsbeamte veröffentlichten die Bilder am Mittwoch.
„Damit werden neue Türen für Studien geöffnet, wenn es um die Marsatmosphäre geht“, sagte Hessa al-Matroushi, die wissenschaftliche Leiterin der ersten interplanetaren Mission der VAE, „und wie sie mit der Sonnenaktivität interagiert.“
Die Glut auf dem Mars ist nicht nur an der Ober- und Unterseite des Planeten, denn das Magnetfeld um den Planeten ist weitgehend erloschen, da geschmolzenes Eisen im Inneren abgekühlt ist. Aber Teile der Marskruste, die vor mehreren Milliarden Jahren ausgehärtet sind, als der Mars noch ein globales Magnetfeld hatte, bewahren einen Teil dieses Magnetismus.
“Sie sind sehr lückenhaft und ungleich verteilt”, sagte Justin Deighan, der stellvertretende Wissenschaftsleiter.
Während das Magnetfeld der Erde wie ein großer Stabmagnet ist, ist es auf dem Mars „eher so, als hätte man eine Tüte Magnete genommen und sie in die Kruste des Planeten geworfen“, sagte Dr. Deighan, ein Forscher am Labor für Atmosphäre der University of Colorado und Space Physics, das bei der Mission mit den VAE zusammenarbeitet. „Und sie sind alle auf unterschiedliche Weise gerichtet. Und sie haben unterschiedliche Stärken.“
Die unzusammenhängenden Magnetfelder wirken als Linsen, um Sonnenwindpartikel in verschiedene Teile der Marsatmosphäre zu lenken, aber dann treffen sie auf Atome und Moleküle in der oberen Atmosphäre und erzeugen das Leuchten von Polarlichtern.
Frühere Mars-Orbiter haben die Polarlichter ebenfalls beobachtet, aber Hope, mit einer Höhenbahn, die zwischen 12.400 Meilen und 42.000 Meilen über der Oberfläche variiert, kann einen globalen Blick auf die Nachtseite des Mars ermöglichen.
Das Fotografieren von Polarlichtern gehörte nicht zu den wissenschaftlichen Kernbeobachtungen, die für die Raumsonde Hope, die im Februar in eine Umlaufbahn um den Mars eintrat, geplant waren. Die Mission versucht, die Dynamik der Marsatmosphäre in der Nähe der Oberfläche zu untersuchen, die beeinflusst, wie schnell die Marsatmosphäre in den Weltraum entweicht.
Aber noch bevor die Sonde gestartet wurde, erkannten die Wissenschaftler, dass eines der Instrumente, das Beobachtungen im fernen ultravioletten Teil des Spektrums durchführt, um den Sauerstoff- und Wasserstoffgehalt in der oberen Atmosphäre zu messen, möglicherweise auch die Polarlichter erkennen kann.
“Unsere Vermutung war, dass wir etwas sehen würden, aber wir waren uns nicht sicher, wie oft es sein würde”, sagte Dr. Deighan. „Das wirklich Fantastische ist, dass wir es im Grunde sofort gesehen haben, und das mit solcher Klarheit. Es war eindeutig.“
Die NASA-Raumsonde MAVEN kann auch ähnliche Bilder der Mars-Auroren aufnehmen, wenn ihre elliptische Umlaufbahn sie weiter vom Planeten entfernt, und sie kann auch die Sonnenpartikel, die die Lichtshow erzeugen, direkt messen und identifizieren, wenn sie in der Nähe vorbeiziehen. Es kann jedoch nicht beide Messungen gleichzeitig durchführen.
Durch die Koordination von Hopes Polarlichtfotos mit MAVENs Partikelmessungen könnten Planetenwissenschaftler möglicherweise ein umfassenderes Verständnis der Nachtlichter des Mars zusammenstellen.
“Zwei Raumschiffe zu haben ist wirklich das, was Sie dafür wollen”, sagte Dr. Deighan.