火星的大气被太阳剥离

文章作者:admin | 2016-07-16
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科学家发现火星的大气被太阳剥离

MAVEN于2013年发射升空,并在一年内进入运转轨道,观测太阳耀斑、太阳辐射及日冕物质抛射(CMEs)如何影响火星大气层。

 据国外媒体报道,谈到环绕其他恒星类地行星都是如何演化的,火星也许能够提供一个良好的切入点。早期火星曾经出现过大气层以及海洋,但随着太阳不断演化,逐渐失去空气,这个现象同样也发生在太阳系外。目前正环绕火星的NASA火星大气与挥发物演化任务探测器(MAVEN)将探索这一现象是如何发生的。早期的火星温暖潮湿,有着大量河流与海洋。但它比地球更小,不能留住保护性的大气层,久而久之,由于低引力及太阳的辐射,火星上的空气逐渐被剥离,地表液态水被蒸发,成为我们今天看到的荒凉的星球。

MAVEN通过检测如今有多少大气正在流失来一窥这个行星的演化历史。MAVEN于2013年发射升空,并在一年内进入运转轨道,观测太阳耀斑、太阳辐射及日冕物质抛射(CMEs)如何影响火星大气层。加州大学伯克利分校的Shannon Curry表示,我们目前探讨的都是针对当今的太阳系环境而言,但对整个宇宙中的行星类天体来说这样的物理过程都是类似的。通过研究如今太阳活动对火星大气层会造成何种影响,将有助于科学家更好的估计系外行星能否留住它们自己的大气层。

不过,最近太阳的CMEs与太阳风暴是自冰河世纪以来的最低潮,太阳耀斑尤其稀少,这对火星的观测有所影响。这并不意味着MAVEN就一无所获,探测器仍然可以观测到大气层形态的变化。假设太阳一直以来都是像现在这样不活跃的状态,根据MAVEN的测算,火星大约已经流失了63万亿吨的大气,大约等同于地表上4.5米深的水。虽然目前不活跃的太阳活动可能使探测结果具有迷惑性,但这为估算大气逃逸提供了最低阈值。在MAVEN整个任务中,太阳活动并不是一层不变的。

2015年3月,火星被一场剧烈的CME影响,导致“等离子体大爆发”,MAVEN对逃逸速度进行了实时监测,包括“喷溅”过程中的上升部分。当太阳发射出的带电粒子进入大气层并与中性粒子发生碰撞时,“喷溅”现象就会发生。碰撞使中性粒子脱离行星引力控制,飞入太空。Curry表示,虽然在目前的情况下喷溅对逃逸过程影响甚微,但在太阳更活跃的时期对火星大气的流失会造成极为严重的影响。当太阳不活跃时,来自太阳风的粒子以稳定的速率造成大气层粒子的流失,但像2015年3月那样剧烈的CME造成的大气流失则比平时多10至20倍。

金星浓厚的大气层使得它闷热不堪,地球则温度适宜,而火星稀薄的大气层与更小的质量则显得它更与众不同。早期火星从地表上释放出的气体更少,Curry表示这也许会导致一个完全不同的大气演变。综合考虑这些行星的观测结果有助于科学家更好的了解太阳系外各种各样的星球。

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