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NASA的MAVEN任务在环绕火星八年来首次同时观测到两种不同类型的紫外线极光，这是由8月27日开始的太阳风暴的造成。

MAVEN——火星大气和挥发性演化任务——是火星上唯一能够同时观测太阳活动和稀薄火星大气之间响应的设备。NASA月球至火星空间天气分析办公室对太阳喷发的实时分析和模拟也使MAVEN团队能够正确预测正在发展的太阳风暴何时到达这颗红色星球。

准确的空间天气预报对于保护目前的任务和未来在这颗红色星球上的人类探险者至关重要，因为与地球不同，火星缺乏全球磁场来抵御太阳风暴可能带来的破坏性辐射。

它始于太阳

8月27日，太阳上的一个活跃区域产生了一系列太阳耀斑，这是强烈的辐射爆发。耀斑活动伴随着日冕物质抛射（CME），这是一种气体和磁能的大规模爆炸，离开太阳并在太空中传播。几天后，这个行星际CME撞击了火星。

这次CME产生了MAVEN航天器观测到的最明亮的太阳高能粒子（SEP）事件之一。8月27日，MAVEN的SEP探测器在火星上观测到了在CME之前加速的SEP。事实上，MAVEN的许多仪器都能够测量太阳风暴的强度，包括极紫外监测仪、磁强计、太阳风离子分析仪和太阳风电子分析仪。

加州大学伯克利分校的空间物理学家克里斯蒂娜·李（Christina Lee）表示：“通过利用CME传播的空间天气模型，我们确定了结构何时到达并撞击火星。“这使得MAVEN团队能够预测到来自行星际CME和相关SEP影响的火星大气中的一些令人兴奋的扰动。”

捕捉火星灯光秀

太阳风暴释放的粒子轰击火星大气层，在紫外线波长下产生明亮的极光。MAVEN的成像紫外光谱仪（IUVS）观测到两种类型：扩散极光和质子极光。

这对令人难以置信的“二人组”同时被观察到的部分原因在于时间。火星正处于沙尘暴季节的末尾，每年火星都会在距离太阳最近的时候发生沙尘暴。这些沙尘暴使大气变暖，足以使水蒸气到达高海拔，在那里被太阳紫外线辐射分解，在这个过程中释放出氢原子。当即将到来的太阳风撞击所有这些多余的氢气时，地球的白天就会发出紫外线。这些“质子极光”恰巧与更具活力的能量粒子的到来相吻合，这些能量粒子深入大气层，在整个夜幕中形成了可见的扩散极光。

科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室IUVS团队的博士后研究员苏梅德哈·古普塔（Sumedha Gupta）在事件发生后几天对收到的数据进行例行检查时首次注意到了这一巧合。她说：“看到质子极光和扩散极光同时出现，我感到非常惊讶，因为这以前从未发生过。”。“它们都在随着太阳活动而增加，所以我们希望它继续发生！”

暴风雨即将来临的征兆

这场灯光秀是火星和MAVEN团队即将到来的一个标志。随着太阳在2024-2025年接近太阳最大值，太阳随着耀斑和CME等事件越来越活跃。太阳最大值是太阳11年太阳周期中太阳活动的高峰，这意味着CME和SEP的频率预计会增加，并继续影响火星大气层。

加州大学伯克利分校MAVEN的首席研究员香农·库里（Shannon Curry）表示：“在执行任务这么多年后，我们仍然在观察像这些同时出现的极光这样的‘第一次’，这令人兴奋。我们有很多关于大气和太阳风暴如何影响这颗红色星球的知识要学习。”。“我们的团队不能等待未来几年在MAVEN任务期间观察最极端的条件。”

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