“Зелений привид” підсвітив метали в атмосфері Землі

Астрономам уперше вдалося зловити і вивчити випромінювання рідкісного атмосферного явища – зеленого світіння, яке часом виникає над спрайтами в мезосфері Землі.

Транзієнтні світлові явища (TLE) – це короткі, але яскраві спалахи і супутнє випромінювання у верхніх шарах атмосфери. Вперше їх вдалося сфотографувати лише 1989 року. З того часу вчені активно їх вивчають та виділили безліч видів цих «висотних блискавок»: спрайти, джети, тролі, ельфи та інші.

У травні 2019 року вчений-аматор знімав такі явища над штормом в Оклахомі (США), коли зауважив, що над деякими зі спрайтів з’являється зелене свічення, яке тривало кілька мілісекунд. Нове явище називали примарою, в англійській це акронім від «зелене випромінювання від збудженого кисню на верхівках спрайтів» (GHOST).

Участь кисню була припущенням. Саме він горить зеленим на довжині хвилі 557,73 нанометра у північному сяйві та власному світінні атмосфери Землі. Одразу до вивчення феномена підключилися дослідники, вивчають TLE.

Астроном Маріа Пассас-Варо та її колеги з Андалуського інституту астрофізики (Іспанія) запустили у червні 2019 року кампанію з систематичного вивчення хімії та динаміки цих привидів.

Вони вели спостереження протягом чотирьох років і зібрали понад 2000 спектроскопічних вимірів. З них лише 42 – спектри верхівок спрайтів. Лише над одним із спрайтів вдалося виміряти зелене свічення доступними інструментами.

Ним виявився спрайт, що виник під час шторму над Середземним морем увечері 21 вересня 2019 року. Результати дослідження супутнього йому привиду опубліковані в журналі Nature Communications .

Автори статті виділили два етапи розвитку привиду. Перший пік яскравості відбувається за 200 мілісекунд до появи спрайту, потім яскравість різко падає і знову починає рости через 120 мілісекунд після спрайту, досягаючи другого піку до 320 мілісекунд. Це підтверджується проведеним раніше аналізом оптичних спостережень за примарами.

Вченим справді вдалося вловити слабкий слід збудженого кисню на 557,57 нанометрів. Але головне вони зловили сигнали заліза, нікелю, азоту, молекулярного азоту, молекулярного кисню, а також сліди натрію і кремнію.

Немає нічого дивного в наявності металів у високих шарах атмосфери, що потрапляють туди з метеорів, що прилітають із космосу. Але зазвичай вони зустрічаються набагато вище за мезосферу (від 50 до 85 кілометрів).

На думку Пассас-Варо, внутрішні гравітаційні хвилі атмосфери (не плутати з космічними гравітаційними хвилями) можуть підштовхувати ці частинки металів вниз, де в правильних умовах вони породжують зелені привиди. Але для того, щоб підтвердити цю гіпотезу, знадобиться більше даних спостережень.