MAVEN揭示太阳风已经改变了火星大气层

时间：2021-06-24 19:52:02 来源：

艺术家渲染的太阳风暴袭击了火星，并从行星的高层大气中剥离了离子。学分：美国宇航局/ GSFC

NASA的MAVEN任务揭示了太阳风似乎在火星气候从早期，温暖和潮湿的环境转变中扮演了关键角色，而早期气候可能支持了地表生命，而如今却变成了寒冷，干旱的火星。

MAVEN数据使研究人员能够确定火星大气层目前正在通过太阳风剥离而向空间损失气体的速率。研究结果表明，在太阳风暴期间，火星大气层的侵蚀显着增加。该任务的科学成果发表在11月5日的《科学与地球物理研究快报》杂志上。

“火星似乎拥有足够温暖的厚厚大气层，能够支撑液态水，而液态水是我们目前所知的生命的关键成分和媒介，”宇航员兼美国国家航空航天局华盛顿科学任务局副局长约翰·格伦斯菲尔德说。“了解火星大气层发生了什么，将使我们了解任何行星大气层的动力学和演化。了解什么会导致地球环境发生变化，从可能在表面上携带微生物的环境变为不重要的环境，这是很重要的知识，也是NASA前往火星旅程中要解决的关键问题。”

MAVEN的测量结果表明，太阳风以每秒约100克（约等于1/4磅）的速度剥离气体。“就像每天从收银机中盗窃几枚硬币一样，损失随着时间的流逝而变得越来越大，”科罗拉多大学博尔德分校MAVEN首席研究员布鲁斯·雅各斯基说。“我们已经看到，在太阳暴风雨期间，大气侵蚀显着增加，因此我们认为，数十亿年前，当太阳还年轻且活跃时，损失率要高得多。”

此外，2015年3月，一系列剧烈的太阳风暴袭击了火星大气层，MAVEN发现损失加速了。过去更大的损失率和越来越多的太阳风暴的结合表明，大气向太空的损失可能是改变火星气候的主要过程。

太阳风是从太阳大气层以每小时约一百万英里的速度流动的粒子流，主要是质子和电子。太阳风流经火星时所携带的磁场可以产生电场，就像地球上的涡轮机可以用来发电一样。这种电场会加速火星上层大气中带电的气体原子，称为离子，并将其射向太空。

MAVEN一直在研究太阳风和紫外光如何剥夺地球大气层顶部的气体。新的结果表明，在红色星球的三个不同区域都遭受了损失：沿着“尾巴”下降，那里的太阳风在火星后面流动，在“极羽”中在火星两极上方流动，并从周围的气体扩展云中流失。火星。科学团队确定，几乎75％的逸出离子来自尾部区域，而近25％则来自羽状区域，而扩展云中的贡献很小。

利用来自NASA的“火星大气与挥发性演化”（MAVEN）任务的数据创建，该可视化效果显示了太阳风如何将离子从火星的高空大气层剥离到太空中。
NASA-GSFC / CU Boulder LASP /爱荷华大学

火星上的古代地区蕴藏着丰富的水迹象-例如类似河流雕刻的山谷和仅在液态水存在下才能形成的矿藏的特征。这些特征使科学家们认为，数十亿年前，火星的大气密度和温暖度足以形成河流，湖泊甚至液态海洋。

最近，使用NASA火星侦察轨道器的研究人员观察到了水合盐的季节性出现，表明火星上有盐水。但是，目前的火星大气太冷太薄，无法在地球表面上支撑长期或大量的液态水。

“太阳风侵蚀是造成大气损失的重要机制，并且足以说明火星气候的重大变化，”来自美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的MAVEN项目科学家乔·格雷博夫斯基说。“ MAVEN还正在研究其他损失过程，例如由于离子撞击或氢原子逸出引起的损失，这些只会增加大气逸出的重要性。”

NASA于2013年11月向火星发射的MAVEN任务的目标是确定地球上有多少大气层和水已经流失到太空。这是第一个致力于了解太阳如何影响红色星球大气变化的任务。MAVEN在火星运营已超过一年，将于11月16日完成其主要的科学任务。

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