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消失的大氣層?是什麼原因導緻的?揭開火星景觀的神秘面紗

描述: 火星的大氣逃逸已被證明是由磁場缺失和太陽帶中電子的撞擊引起的。太陽風發射的離子和電子加速了火星大氣中的粒子,并在長時間的轟擊下逃脫。

火星曾經是一顆宜居的行星,而不是像現在這樣幹旱和荒涼,可能是因為它的大氣層在數億年後在太空中消散了。

消失的大氣層?是什麼原因導緻的?揭開火星景觀的神秘面紗

為了更好地解釋火星大氣層的消失,科學家們開始研究火星大氣中的洋流,他們認為這可能導緻大氣中氣體的損失。

利用美國宇航局火星大氣層和揮發性亞世代(MAVEN)收集的資料,一組研究人員建立了第一個火星大氣層的目前模型,可視化了已經難以捉摸的東西,并幫助科學家找到大氣逃逸的"真正罪魁禍首"。

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插圖:美國宇航局的火星大氣和揮發性亞代火星車(MAVEN),或馬文探測器。圖檔:必應

周一發表在《自然天文學》雜志上的這一發現稱,源源不斷的太陽風是這顆紅色星球在大氣中逃逸的主要原因。

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科羅拉多大學博爾德分校(University of Colorado at Boulder)的實驗實體學家、這項新研究的第一作者羅賓·拉姆斯塔德(Robin Ramstad)在一份報告中寫道:"這些洋流在大氣層的喪失中起着重要作用,将火星從一個本可以在惡劣環境中孕育生命的世界轉變為沙漠。

研究人員試圖探索行星的磁場對大氣層的影響程度。

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圖示:地球和火星圍繞大氣層。圖檔:必應

地球有磁場,但火星沒有。從太陽高層大氣中噴射出的帶電粒子(即太陽風)的流動與火星大氣互相作用,産生感應磁場或圍繞火星運作的空間區域。

太陽風以約100萬公裡/小時的速度從太陽的高層大氣中發射出來。

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圖示:太陽風以每秒100克的速度剝離火星大氣層。圖檔:必應

現在,科學家們已經知道了火星磁層,但他們還沒有弄清楚它如何影響火星大氣層,以及太陽風發出的能量是多少導緻它逃逸。

資料顯示,太陽風和磁場圍繞着火星星團,形狀像意大利面條扔在半空中。

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火星周圍洋流的視覺圖像(來自:NASA/Goddard/MAVEN/CU Boulder/SVS/Cindy Starr)

在第二個可視化中,科學家們使用馬文漫遊車收集的資料來勾勒出火星周圍的電流,這些電流顯示在火星日側的杯子中,并聚集在火星的負側,将行星的高層大氣與太陽風引起的感應磁場連接配接起來。

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當太陽風的離子和電子撞擊火星附近的"感應磁層"時,不同電學性質的粒子被分離出來。一些離子向一個方向移動,而電子在另一個方向上移動,産生環繞火星的電流,從光側引向黑暗側,形成一個覆寫的電流系統。

同時,太陽發出的X射線和紫外線不斷電離上火星大氣層,使其導電。

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"火星大氣層就像一個金屬球,充當一個閉合的電路,"拉姆斯塔說。

而這個過程是火星大氣層逃逸的主要原因。

感應電流将太陽風中的能量轉化為磁場和電場,加速火星大氣中的帶電粒子,導緻大氣逃逸。

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火星大氣層逃逸前後的圖像(來自美國宇航局戈達德太空飛行中心)

由于沒有磁場,火星的大氣層已經開始從數十億年前流失,并逐漸從潮濕,溫暖,宜居的星球轉變為寒冷幹燥的沙漠。

2013年11月,馬文探測器發射到太空,探索火星的大氣層、氣候和過去的宜居性。

摘要: 在與移動磁等離子體(如太陽風)的動态反應中,感應磁層傳導周圍的非磁性行星物體(如火星、金星、泰坦、冥王星、彗星電離層),并産生感應電流,将電離層與偏離等離子體結合。這個結論将我們的目光投向了太陽風在地球大氣變暖,逃逸和大氣層演變中的作用。

地球上這種類似的固有磁層電流系統在幾十年前就被繪制出來了,大多數感覺磁層的電流系統仍然未知。現在,利用馬文探測器在過去五年中測量的資料,我們的團隊已經勾勒出了火星誘導磁層的目前系統,并意外地确定了該系統的特征,例如電離層和弓形沖擊波的組合,北半球和南半球電流環路的對稱性, 以及火星附近目前路徑的扭曲。火星的感應磁層電流由磁層對流電場觸發,并通過太陽風的作用增強。

由: 逆

FY: 哥哥

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