Een groene gloed in de nacht op Mars

Dit is een vertaling van een artikel van de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA)

Wanneer toekomstige astronauten de polen van Mars verkennen, zullen ze een groene gloed kunnen zien die de nachtelijke hemel verlicht. De ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) missie van ESA heeft voor het eerst een zichtbare nachtgloed waargenomen in de atmosfeer van Mars.

Bij heldere hemel zou deze gloed helder genoeg kunnen zijn voor mensen om te kunnen zien en voor rovers om te navigeren in donkere nachten. Nachtgloed bestaat op aarde, maar op Mars was het een te verwachten verschijnsel dat tot nu toe nog nooit in zichtbaar licht was waargenomen.

De weg verlichten

Deze atmosferische nachtgloed ontstaat wanneer twee zuurstofatomen combineren tot een zuurstofmolecuul, ongeveer 50 km boven het planeetoppervlak.

De zuurstofatomen hebben een hele reis achter de rug: ze vormen zich aan de dagkant wanneer zonlicht koolstofdioxidemoleculen splitst in koolstof- en zuurstofatomen. Ten gevolge van de atmosfeercirculatie bewegen de zuurstofatomen naar de nachtkant waar ze niet langer door de zon worden geëxciteerd. Op lagere hoogtes hergroeperen ze zich en zenden ze licht uit.

"Deze emissie is te wijten aan de recombinatie van zuurstofatomen die in de zomeratmosfeer ontstaan en door de wind naar hoge winterhoogten worden getransporteerd tot op hoogten van 40 tot 60 km in de Marsatmosfeer," verklaart Lauriane Soret , onderzoeker van het Laboratorium voor Atmosferische en Planetaire Fysica van de Universiteit van Luik, in België, en deel van het team dat de ontdekking publiceerde in Nature Astronomy.

Ontdekkingsreizigers zouden de gloed waarschijnlijk net zo helder kunnen zien als maanverlichte wolken op aarde. “Deze waarnemingen zijn onverwacht en interessant voor toekomstige reizen naar de Rode Planeet”, zegt Jean-Claude Gérard, hoofdauteur van de nieuwe studie en planeetwetenschapper aan de Universiteit van Luik.

De verlichting door de nachtgloed zou zelfs zo helder kunnen zijn dat voor toekomstige ontdekkingsreizigers de weg verlicht zou kunnen worden tijdens de winterse poolnachten op Mars.

Volg de groen gloeiende weg

Het internationale wetenschappelijke team was geïntrigeerd door een eerdere ontdekking, gedaan met behulp van Mars Express, die tien jaar geleden de nachtgloed in infrarode golflengten waarnam. De Trace Gas Orbiter (TGO) volgde in 2020 met het detecteren van gloeiende groene zuurstofatomen hoog boven de dagzijde van Mars – de eerste keer dat deze daglichtemissie werd waargenomen rond een andere planeet dan de aarde. Deze atomen reizen ook naar de nachtzijde en combineren vervolgens op lagere hoogte, wat resulteert in de zichtbare nachtgloed die wordt gedetecteerd in het nieuwe onderzoek dat vandaag is gepubliceerd.

Draaiend in een baan om de Rode Planeet op een hoogte van 400 km kon TGO de nachtzijde van Mars in de gaten houden met het ultraviolet-zichtbare kanaal van het NOMAD-instrument. Het instrument bestrijkt een spectraal bereik van ultraviolet tot infrarood licht en was gericht op de rand van de Rode Planeet om de bovenste lagen van de atmosfeer beter te kunnen waarnemen.

Het NOMAD-experiment wordt geleid door het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie, bijgestaan door teams uit Spanje (IAA-CSIC), Italië (INAF-IAPS) en het Verenigd Koninkrijk (Open University).

Wetenschappelijke waarde

De nachtgloed dient als tracer van atmosferische processen en kan een schat aan informatie opleveren over de samenstelling en dynamiek van een atmosfeer, de zuurstofdichtheid, en onthullen hoe energie wordt afgezet door zowel het licht van de zon als de zonnewind - de energetische elektronen  die uit onze ster komt.

De helderheid van de emissie zal ook worden gebruikt om op afstand de zuurstofverdeling in kaart te brengen in een gebied van de atmosfeer dat  ontoegankelijk is voor andere methoden.

Het begrijpen van de eigenschappen van de atmosfeer van Mars is niet alleen wetenschappelijk interessant, maar ook van cruciaal belang voor missies op de Rode Planeet. De atmosferische dichtheid heeft bijvoorbeeld rechtstreeks invloed op de weerstand die satellieten ervaren en door parachutes waarmee  sondes naar het oppervlak van Mars gebracht worden.

Nachtgloed versus aurora

Nachtgloed is ook waarneembaar op aarde, maar niet te verwarren met aurora's. Een Aurora is slechts één manier waarop planetaire atmosferen oplichten. Aurora ontstaan, zowel op Mars als op aarde, wanneer energetische elektronen van de zon de bovenste lagen van de atmosfeer raken. Ze veranderen in ruimte en tijd, terwijl de nachtgloed homogeen is. Nightglow en aurorae kunnen allebei  een breed scala aan kleuren vertonen, afhankelijk van  deatmosferische gassen die het meest voorkomen op verschillende hoogten.

De groene nachtgloed op onze planeet is nogal zwak, en is het best zichtbaar van een ‘op-de-rand’-perspectief – zoals weergegeven in vele spectaculaire beelden afkomstig van astronauten in het Internationaal Ruimtestation.