Revontulia Marsissa

NASAn Maven-luotain teki ultraviolettivalon aallonpituudella havaintoja Marsin ilmakehästä. Floridan Embry-Riddle -ilmailuyliopiston tutkijoiden Edwin Mierkiewicz’n ja Andrèa Hughes’in mukaan^[1] kyse on revontulista (tai revontulien kaltaisesta ilmiöstä). Marsin revontulet ovat yleisiä eteläisen pallonpuoliskon kesän aikana ja ne näkyvät päiväaikaan uv-valon aallonpituudella. Tutkimuksen tarkoituksena ei kuitenkaan ollut tutkia Marsin revontulia, vaan veden haihtumista Marsista.

Marsin ilmakehä näkyvässä valossa (vasemmalla) ja uv-revontulien valossa (keskellä ja oikealla). Kuva Embry-Riddle Aeronautical University/LASP, CU Boulder.

Tutkijan mukaan ilmiö syntyy aurinkotuulen protonien törmätessä Marsia ympäröivään vetypilveen. Vetypilvi on peräisin vedestä, joka on haihtunut Marsin pinnalta ja joka on yläilmakehässä pilkkoutunut vedyksi ja hapeksi uv-säteilyn vaikutuksesta. Törmäävät protonit iskevät irti vetyatomien elektronit, jotka rekombinoituvat uudelleen protonien kanssa ja vapautuva energia emittoituu uv-valon aallonpituudella.

Havainto on mielenkiintoinen, koska Marsilla ei ole koko planeetan kattavaa magneettikenttää ja tästä syystä perinteinen revontulien syntytapa ei toimi. Maapallolla näkyvän valon revontulet syntyvät energisten elektronien vaikutuksesta magneettisten napa-alueiden ympäristössä, koska magneettikenttä konvergoi, eli keskittää avaruudesta tulevat elektronit suhteellisen pienelle alueelle. Elektroni virittävät happimolekyylien elektronit ylemmille (energisimmille) orbitaaleille tai iskevät ne irti kokonaan. Revontulivalo syntyy elektronien rekombinoituessa tai pudotessa vähemmän energisille hapen orbitaaleille.

Periaatteessa protonit toimivat samalla tavalla maapallon magneettikentässä. Iskeytyvät protonit virittävät elektronien tapaan ilmakehän atomit ja rekombinoituminen tuottaa revontulivaloa. Protonit ovat kuitenkin paljon elektroneja massiivisempia, joten niiden konvergoituminen on vähäisempää ja törmäykset ilmakohan (happi ja typpi) atomien kanssa sijoittuu paljon laajemmalle alueelle. Tästä syystä syntyvä revontulivalo on niin himmeää, että sitä ei käytännössä havaita. Lisäksi vedyn (protonien) tuottama uv-valon aallonpituudet imeytyvät tehokkaasti viimeistään otsonikerroksessa, noin 25 km korkeudessa.

Maapallolla voidaan nähdä myös päiväaikana revontulia. Tämä tapahtuu kaamosaikaan korkeilla leveysasteilla, esimerkiksi Huippuvuorilla, jossa Aurinko on riittävän alhaalla horisontin alapuolella. Kyse on kuitenkin tavanomaisesta revontulista ja niitä voidaan nähdä paljain silmin.

Huomautukset

[1] Tutkimus esiteltiin American Geophysica Union’in kokouksessa ja se odottaa julkaisua vertaisarvioidussa tiedelehdessä.