Rodzaj zorzy marsjańskiej zidentyfikowanej po raz pierwszy w 2016 r. jest w rzeczywistości najczęstszą formą zorzy występującą na Czerwonej Planecie. Jest to tzw. zorza protonowa i może pomóc naukowcom w śledzeniu procesu utraty wody z atmosfery Marsa.
Na Ziemi zorzę powszechnie postrzega się jako kolorowe obłoki światła na nocnym niebie w pobliżu obszarów polarnych. Jednak zorza protonowa na Marsie pojawia się w ciągu dnia i emituje światło ultrafioletowe, więc jest niewidoczna dla ludzkiego oka.
Misja MAVEN bada, w jaki sposób Czerwona Planeta utraciła większość swojej atmosfery i wody. Właśnie wtedy klimat z podobnego do ziemskiego zmienił się w dużo chłodniejszy i nieprzyjazny dla życia. Ponieważ zorza protonowa jest generowana pośrednio przez wodór pochodzący z wody marsjańskiej, zorza ta może być wykorzystana do śledzenia postępującej utraty wody.
Zorza protonowa powstaje, gdy protony wiatrów słonecznych wchodzą w interakcję z górną atmosferą po stronie dziennej Marsa. W miarę zbliżania się do Marsa, protony przylatujące z wiatrem słonecznym przekształcają się w atomy neutralne poprzez zabieranie elektronów z atomów wodoru na zewnętrznej krawędzi ogromnej chmury wodoru otaczającej planetę. Kiedy te szybko poruszające się atomy trafiają do atmosfery, część ich energii jest emitowana w formie światła ultrafioletowego.
Po długich obserwacjach naukowcy stwierdzili, że zorza protonowa występuje znacznie częściej podczas południowych obserwacji w ciągu dnia. Zespół badawczy znalazł zorzę protonową w przypadku około 14 procent obserwacji dziennych. Z kolei w przypadku letnich obserwacji za dnia owe zorze występowały przez ponad 80 procent czasu.
Podczas południowego lata na Marsie, planeta znajduje się również w stosunkowo małej odległości od Słońca, co potęguje występowanie ogromnych burz piaskowych. Letnie ocieplenie i aktywność pyłowa wydają się powodować zorzę protonową, wpływając na obecność pary wodnej w atmosferze. Światło ultrafioletowe rozbija wodę na wodór i tlen. Wodór jest słabo związany przez grawitację Marsa i wzmacnia koronę wodorową otaczającą tę planetę, zwiększając utratę wodoru w przestrzeni kosmicznej. Więcej wodoru w koronie sprawia, że interakcje z protonami słoneczno-wiatrowymi stają się częstsze i jaśniejsze.
