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消失的大气层?是什么原因导致的?揭开火星景观的神秘面纱

描述: 火星的大气逃逸已被证明是由磁场缺失和太阳带中电子的撞击引起的。太阳风发射的离子和电子加速了火星大气中的粒子,并在长时间的轰击下逃脱。

火星曾经是一颗宜居的行星,而不是像现在这样干旱和荒凉,可能是因为它的大气层在数亿年后在太空中消散了。

消失的大气层?是什么原因导致的?揭开火星景观的神秘面纱

为了更好地解释火星大气层的消失,科学家们开始研究火星大气中的洋流,他们认为这可能导致大气中气体的损失。

利用美国宇航局火星大气层和挥发性亚世代(MAVEN)收集的数据,一组研究人员创建了第一个火星大气层的当前模型,可视化了已经难以捉摸的东西,并帮助科学家找到大气逃逸的"真正罪魁祸首"。

消失的大气层?是什么原因导致的?揭开火星景观的神秘面纱

插图:美国宇航局的火星大气和挥发性亚代火星车(MAVEN),或马文探测器。图片:必应

周一发表在《自然天文学》杂志上的这一发现称,源源不断的太阳风是这颗红色星球在大气中逃逸的主要原因。

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科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado at Boulder)的实验物理学家、这项新研究的第一作者罗宾·拉姆斯塔德(Robin Ramstad)在一份报告中写道:"这些洋流在大气层的丧失中起着重要作用,将火星从一个本可以在恶劣环境中孕育生命的世界转变为沙漠。

研究人员试图探索行星的磁场对大气层的影响程度。

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图示:地球和火星围绕大气层。图片:必应

地球有磁场,但火星没有。从太阳高层大气中喷射出的带电粒子(即太阳风)的流动与火星大气相互作用,产生感应磁场或围绕火星运行的空间区域。

太阳风以约100万公里/小时的速度从太阳的高层大气中发射出来。

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图示:太阳风以每秒100克的速度剥离火星大气层。图片:必应

现在,科学家们已经知道了火星磁层,但他们还没有弄清楚它如何影响火星大气层,以及太阳风发出的能量是多少导致它逃逸。

数据显示,太阳风和磁场围绕着火星星团,形状像意大利面条扔在半空中。

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火星周围洋流的视觉图像(来自:NASA/Goddard/MAVEN/CU Boulder/SVS/Cindy Starr)

在第二个可视化中,科学家们使用马文漫游车收集的数据来勾勒出火星周围的电流,这些电流显示在火星日侧的杯子中,并聚集在火星的负侧,将行星的高层大气与太阳风引起的感应磁场连接起来。

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当太阳风的离子和电子撞击火星附近的"感应磁层"时,不同电学性质的粒子被分离出来。一些离子向一个方向移动,而电子在另一个方向上移动,产生环绕火星的电流,从光侧引向黑暗侧,形成一个覆盖的电流系统。

同时,太阳发出的X射线和紫外线不断电离上火星大气层,使其导电。

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"火星大气层就像一个金属球,充当一个闭合的电路,"拉姆斯塔说。

而这个过程是火星大气层逃逸的主要原因。

感应电流将太阳风中的能量转化为磁场和电场,加速火星大气中的带电粒子,导致大气逃逸。

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火星大气层逃逸前后的图像(来自美国宇航局戈达德太空飞行中心)

由于没有磁场,火星的大气层已经开始从数十亿年前流失,并逐渐从潮湿,温暖,宜居的星球转变为寒冷干燥的沙漠。

2013年11月,马文探测器发射到太空,探索火星的大气层、气候和过去的宜居性。

摘要: 在与移动磁等离子体(如太阳风)的动态反应中,感应磁层传导周围的非磁性行星物体(如火星、金星、泰坦、冥王星、彗星电离层),并产生感应电流,将电离层与偏离等离子体结合。这个结论将我们的目光投向了太阳风在地球大气变暖,逃逸和大气层演变中的作用。

地球上这种类似的固有磁层电流系统在几十年前就被绘制出来了,大多数感知磁层的电流系统仍然未知。现在,利用马文探测器在过去五年中测量的数据,我们的团队已经勾勒出了火星诱导磁层的当前系统,并意外地确定了该系统的特征,例如电离层和弓形冲击波的组合,北半球和南半球电流环路的对称性, 以及火星附近当前路径的扭曲。火星的感应磁层电流由磁层对流电场触发,并通过太阳风的作用增强。

由: 逆

FY: 哥哥

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