太阳剥离了火星的大气层,导致全球气候变化

根据美国宇航局(NASA)MAVEN航天器收集的最新数据,火星的高层大气正缓慢地泄漏到宇宙中。这次大逃亡的原因是我们的太阳;来自恒星的太阳风不断地撞击火星,剥去大气层的外层。...

根据美国宇航局(NASA)MAVEN航天器收集的最新数据,火星的高层大气正缓慢地泄漏到宇宙中。这次大逃亡的原因是我们的太阳;来自恒星的太阳风不断地撞击火星,剥去大气层的外层。

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美国宇航局的科学家们在研究了今年早些时候太阳风暴如何影响火星后发现了这一点。风暴中的太阳粒子激发了高层大气中的气体,使它们冲向太空。研究人员还研究了火星大气中丢失的原子和分子的类型,包括氢、氧和二氧化碳。所有这些发现以及更多的发现都发表在今天的《科学》和《地球物理研究快报》的一系列研究报告中,这些研究是基于MAVEN在过去一年中收集的数据。

这也许可以解释为什么火星和以前的星球有如此大的不同

据美国宇航局科学家称,这种太阳相互作用可能解释了为什么火星与过去的行星如此不同。研究人员认为,火星在40亿年前有一个厚厚的大气层,充满了足够的气体使地球变暖,并在表面形成了巨大的液态海洋。现在,火星是一个寒冷的、没有海洋的行星,大气稀薄,只有地球的百分之一压力。这些来自MAVEN任务的新观测表明,太阳很可能是这种大气损失的来源。随着时间的推移,太阳风慢慢地侵蚀着大气层,使得气体和水从远古海洋中逸出。

科罗拉多大学大气与空间物理实验室MAVEN的首席研究员Bruce Jakosky说:“一个主要问题是水去了哪里?”马文正在试图了解大气层的逃逸在气候变化中扮演了什么角色。”

2013年11月,美国航天局的MAVEN飞船搭载Atlas V火箭发射升空,并于2014年9月进入环绕火星的轨道。从那时起,探测器就定期潜入大气层,以弄清里面发生了什么。MAVEN(火星大气和挥发性物质演化任务)配备了八种仪器,包括太阳风分析仪和磁强计,用来描述火星周围各种粒子如何相互作用。

研究小组利用这些仪器观察了3月8日日冕物质抛射期间火星大气的变化。日冕物质抛射是周期性地从太阳射出的带电气体的巨大爆发。当太阳风在三月袭击火星时,它们环绕着火星,加热了大气中的气体,使它们向外喷射。总的来说,太阳风暴大大放大了大气中流失的气体量。”我们看到损失率上升了10到20倍。

太阳剥离了火星的大气层,导致全球气候变化

火星上的原始海洋比地球的北冰洋含有更多的水(美国宇航局)

这些日冕物质抛射可能是造成这颗红色行星显著改变的原因。美国宇航局的研究人员认为,大约43亿年前,火星有巨大的海洋,有足够的水以450英尺深的液体层覆盖整个火星表面。这比地球北冰洋的水还多。如此庞大的水体需要火星拥有比现在厚得多、密度更大的大气层。

在火星历史的某个时刻,气候发生了戏剧性的变化

这意味着在火星历史的某个时刻,气候发生了戏剧性的变化。雅科斯基说,这很可能是由火星磁场的丧失引发的。火星曾经有一个漩涡状的熔融铁心——就像今天的地球一样——这种导电物质的运动在火星周围产生了磁场。这个磁场被称为磁层,它保护火星不受太阳风的破坏,就像地球的磁层现在保护我们一样。磁场使来自太阳的外来粒子偏转,并将它们转向磁场最弱的区域——行星的两极。

但数十亿年前,火星的铁心冻结,强大的固有磁场消失。火星现在仍然有磁场,但它很微弱,并且源于地球南半球的磁化岩石。火星目前的磁层比地球弱40倍左右,使火星更容易受到太阳耀斑的破坏。”因此,火星磁场的关闭触发了太阳风的开启,太阳风将大气层吹走。

随着火星失去了更多的大气气体,比如吸热的二氧化碳,火星变得越来越冷,无法再支撑其表面如此大量的液体。这就解释了为什么我们再也看不到丰富的海洋了,但研究人员对所有的水去了哪里感到困惑。科学家们知道,极地冰盖中有冰冻的水,火星土壤中有一些水,火星表面也有少量液态水。但绝大多数的水都不见了。

火星似乎有一个全球极光

马文还解开了这个谜团:水和其他大气层一起逃出太空。在其中一次俯冲过程中,飞船在火星高层大气中探测到大量氧气。由于之前也曾在这一区域观测到过氢气,MAVEN的研究人员认为,火星的海洋肯定已经蒸发,然后在数十亿年的时间里慢慢泄漏到太空中。”密歇根大学的行星科学家史蒂芬·布格说:“这与水的流失是一致的——在这个水库中测量氢和氧的含量。”。

所有这些大气损失的一个有趣的副作用是,火星似乎有一个全球极光,类似于地球两极附近的极光。根据MAVEN的最新数据,由于没有大磁场阻止粒子进入,太阳风会轰击地球表面的大气层,发出明亮的光科罗拉多大学MAVEN's instruments的首席科学家Nick Schneider说:“很遗憾没有宇航员躺在火星的草坪椅上观看这些极光。”。

因此,火星的大气层可能很薄,不适宜居住,但它有一个很好的视角。

太阳剥离了火星的大气层,导致全球气候变化

美国宇航局的MAVEN太空船观测火星极光(美国宇航局)


边缘视频:火星上的液态水意味着什么

  • 发表于 2021-05-01 21:55
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