Les images prises par le spectromètre embarqué de Hope (panneau de gauche) et une impression d’artiste (à droite) montrent de discrètes aurores du côté nocturne de Mars. Crédit : avec l’aimable autorisation de la mission Emirates Mars
Lawrence Livermore Optics utilisé pour repérer une aurore insaisissable sur la planète rouge
Les Emirats Arabes Unis (EAU) Mars La mission lancée il y a environ un an a récemment capturé les images les plus détaillées des aurores dans le ciel martien.
L’optique utilisée pour capturer ces images comprend un miroir recouvert de carbure de silicium et un réseau de diffraction pour le spectromètre ultraviolet de Mars Emirates (EMUS) qui ont été développés par des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et des collaborateurs du Laboratoire de physique atmosphérique et spatiale ( LASP) à l’Université du Colorado.
La sonde Hope est conçue pour étudier l’atmosphère de Mars à travers toutes ses couches et à l’échelle mondiale tout au long des différentes saisons au cours d’une année martienne. Mais la nouvelle découverte est en dehors de ce plan scientifique principal et s’est produite avant même le début de la mission scientifique officielle de la sonde, lorsque les scientifiques testaient les instruments sur le vaisseau spatial. Dans les images d’EMUS, les scientifiques ont facilement repéré les aurores nocturnes très localisées que les scientifiques ont eu du mal à étudier sur Mars pendant des décennies.
“Les spectromètres ultraviolets planétaires typiques sont incapables de mesurer les émissions situées à des longueurs d’onde inférieures à environ 115 nanomètres”, a déclaré Greg Holsclaw, scientifique des instruments EMUS. « Le revêtement de carbure de silicium de LLNL, appliqué sur la moitié de la zone optique et utilisé en combinaison avec un détecteur sans fenêtre à comptage de photons, permet à EMUS d’accéder à une émission à 102,6 nm produite par l’exosphère d’hydrogène étendue de Mars. Cela apporte des informations nouvelles et complémentaires à l’émission d’hydrogène à 121,6 nm qui est plus couramment observée. »
grille et miroir
À gauche, le réseau de diffraction toroïdal EMUS est représenté, recouvert sur la demi-zone droite d’un revêtement SiC de 47 nanomètres d’épaisseur développé par LLNL. À droite, le miroir sphérique du télescope EMUS est représenté, recouvert sur la moitié droite d’un revêtement SiC de 44 nanomètres d’épaisseur sur une sous-couche de Cr de 7 nanomètres d’épaisseur, développée par LLNL. Crédit : Photos avec l’aimable autorisation de Greg Holsclaw (LASP/Université du Colorado)
L’optique fait partie du spectrographe d’imagerie dans l’ultraviolet lointain qui vise à étudier l’atmosphère martienne dans la gamme spectrale 100-170 nanomètres. La sonde Hope est le premier orbiteur martien à transporter un spectromètre sensible aux longueurs d’onde inférieures à 121 nanomètres. EMUS sera utilisé pour étudier comment les conditions dans l’atmosphère de Mars affectent les taux d’échappement atmosphérique et comment les constituants clés de l’exosphère se comportent dans le temps et dans l’espace.
Les scientifiques savent que les aurores de la Terre sont liées au champ magnétique global de la planète et sont déclenchées par des particules chargées du soleil. Mais la situation est un peu différente sur Mars, où les scientifiques ont observé trois types d’aurores.
Un type d’aurore martienne se produit exclusivement du côté éclairé par le jour de la planète; les deux autres se produisent la nuit. L’un des phénomènes nocturnes ne se produit que lors d’orages solaires extrêmement forts et illumine tout le disque. Mais les aurores discrètes, du genre que les scientifiques ont observées avec Hope, ne se limitent pas à des périodes de forte activité solaire, se produisant plutôt uniquement dans certaines zones de la face nocturne de Mars.
“Ces aurores sont liées au champ magnétique et à l’atmosphère”, a déclaré Regina Soufli, physicienne du LLNL, qui dirigeait l’équipe du laboratoire. “Ces aurores discrètes nous indiquent où se trouvent les champs magnétiques.”
Les scientifiques ont fait plus de progrès dans la compréhension des étranges caractéristiques du champ magnétique de la planète rouge, car ce phénomène est lié à la croûte martienne, que les scientifiques peuvent plus facilement étudier. À la surface de la planète, les scientifiques ont trouvé des plaques de roches qui contiennent la signature magnétique d’un champ magnétique global que Mars a depuis perdu.
Le revêtement de carbure de silicium spécialement préparé qui a été déposé sur l’optique EMUS a été développé à l’origine par l’équipe LLNL pour les miroirs de la source de lumière cohérente Linac au SLAC National Accelerator Laboratory. Soufli a déclaré: “Notre équipe était ravie de travailler sur notre première optique pour une mission martienne”, ayant précédemment développé des optiques multicouches ultraviolettes extrêmes pour l’imagerie solaire pour Nasade l’Observatoire de la dynamique solaire et des satellites environnementaux opérationnels géostationnaires de la National Oceanic and Atmospheric Administration, qui sont utilisés pour les prévisions météorologiques spatiales, le suivi des tempêtes violentes et la recherche en météorologie.
L’équipe Livermore comprend Soufli, Jeff Robinson, Tom Pardini et Jay Ayers, avec Eric Gullikson du Lawrence Berkeley National Laboratory. Le travail a été financé par l’Université du Colorado.
