Het NOMAD-instrument, ontwikkeld aan het Koninklijk Belgisch Instituut voor Ruimte-Aeronomie en momenteel in een baan rond Mars aan boord van ESA's ExoMars Trace Gas Orbiter, heeft een unieke groene gloed van zuurstof gedetecteerd in de atmosfeer rond de rode planeet (op ongeveer 80 km hoogte).
Deze emissie geeft zijn karakteristieke kleur aan het poollicht en de airglow op aarde, maar werd nooit eerder waargenomen in andere planetaire atmosferen buiten de aarde. Dit groene licht wordt uitgezonden door de de-excitatie van zuurstofatomen, die in de atmosfeer van Mars ontstaat door de fotolyse van kooldioxide, het belangrijkste bestanddeel van de Marsatmosfeer.
Ontdekking van het groene licht op Mars
Hoewel al zo'n 40 jaar wordt voorspeld dat groene daggloed op Mars bestaat, was dit tot nu toe nog nooit waargenomen in de atmosferen van andere planeten. Om dit te verhelpen besloot het NOMAD-team van het BIRA en de ULg het UVIS-kanaal (UVIS) van het instrument te heroriënteren van de gebruikelijke nadir-oriëntatie naar de dagzijde-rand (limb).
Tussen 24 april en 1 december 2019 scande het NOMAD-team met UVIS tweemaal per omloopbaan hoogtes tussen 20 en 400 km van het Martiaanse oppervlak. Op elk van deze omloopbanen werd een opvallend helder signaal gedetecteerd op 557,7 nm, wat de alomtegenwoordigheid van de groene daggloed aantoont. De voornaamste piekhoogte lag nabij 80 km, en de intensiteit varieerde met de afstand Zon-Mars, de lokale tijd en de breedtegraad van de waarnemingen. Een tweede emissiepiek werd waargenomen nabij 120 km.
Het oplossen van een langlopende controverse
Een andere zwakkere emissie van de zuurstofdaggloed werd ook waargenomen bij 297,2 nm in het nabije UV-bereik. Een dergelijke gelijktijdige meting van twee zuurstoflijnen in het zichtbare en ultraviolette spectrale bereik is vrij uniek. Hierdoor kon rechtstreeks een verhouding van 16,5 tussen de zichtbare en de UV-emissies worden afgeleid, wat zelfs in het laboratorium op aarde moeilijk is. Dit resultaat stemt overeen met modellen van kwantummechanische berekeningen, maar is in tegenspraak met eerdere metingen aan de atmosfeer in de airglow van de aarde en het noorderlicht.
Meer weten?
Gérard, J.-C., Aoki, S., Willame, Y., Gkouvelis, L., Depiesse, C., Thomas, I.R., Ristic, B., Vandaele, A.C., Daerden, F., Hubert, B., Mason, J., Patel, M.R., López-Moreno, J.-J., Bellucci, G., López-Valverde, M.A., and Beeckman, B. (2020). Detection of green line emission in the dayside atmosphere of Mars from NOMAD-TGO observations. Nature Astronomy, 4(11), 1049-1052. https://doi.org/10.1038/s41550-020-1123-2
