美国宇航局MAVEN任务圆满成功,火星大气消失之谜得以解开

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美国宇航局MAVEN任务圆满成功,火星大气消失之谜得以解开

在许多方面,火星是我们近距离调查过的最像地球的行星。火星的历史上曾经出现过水,有大量的侵蚀、沉积岩,火山,云,冰盖,沙丘和干涸的河床等特性。那里有完整的地质历史,可以说和我们的星球同样有趣。

但是,由于火星的直径惟有地球的一半,质量惟有地球的百分之几,而且它与太阳的距离也比地球大得多,因此它的命运与地球很、很不同。火星已经变得严寒、干燥,而且很、很的萧疏,然而在我们的星球上,生机勃勃的海洋中出现了种种生物。即便在火星表面新发现了液态水,也无法改变火星的演变方法与地球极端不同这一究竟。固然不完全打听这是怎样发生的,但是我们有理由去担心:地球有一天会步入火星的后尘,最终变成一颗荒芜星球,那些幸存下来的生命只能转移到极端的处所,而不像现在这样无处不在。

美国国度航空航天局的Maven(火星大气与挥发物演变任务)即是要弄清楚火星是怎样变成这样的。通过测量火星大气怎样与太阳互相作用,原子和离子——这些粒子是怎样被吹离火星并消散在太空深处的,通过研究太阳风、极光和其余大气效应,我们不但可以得知火星目前正在发生怎样的变更,还可以弄清楚它是怎样变成一个云云萧疏的的世界。别的,专家号于2013年发射,具有与火星轨道上的周游者号、着陆者号和其余卫星通信的能力,这意味着它可以同时从多个点提取有用的数据,而不消向地球发射需求20分钟才气返回火星的灯号。

之前,Maven(火星大气与挥发物演变任务)的代表团宣布了他们的第一个科学结果,我们的发现极大地证实了我们的预期,以及少许使人难以相信的精确细节:在太阳系最初的几亿年里,火星拥有丰富而活跃的水,有海洋、河流、降雨等等。但是,在火星形成后不到十亿年的某个时间点,它的全球磁场不复存在,护卫星球不受太阳风损害的要紧气力也就消散不见了。

通过对火星大气顶层的测量,我们得知太阳风中快速挪动的粒子大片面都是质子——撞击这颗血色星球的速率大概为每小时100万英里(44.7万米/秒,大概为光速的0.15%),速率之快使人难以相信。

这些与火星发生碰撞的粒子速率很快,因此他们有足够的能量逃离火星的引力;目前,火星每一秒大概会落空100克(四分之一磅)大气。

别的,火星的大气层和地球的大气同样,无意也会被太阳耀斑/风暴撞击。不同的是,我们的磁场可以将这些粒子吸入两极,形成极光,而火星上没有全球磁场,这就意味着在星球上的任何处所都可以感觉到风暴!即便是在风暴很弱的时候,大气的损失率也会增加10到20倍(这意味着你每秒损失的不是1 / 4磅的大气,而是每一秒钟都遭受着极大的损失),到了晚上,在这颗星球表面的一个处所都可以看到极光,这是很壮观的。

我们还打听到大气的流失是渐进的,要花上几千万年的时间,这意味着两件重要的事情:

若在火星的早期有生命存在的话,我们有理由相信,在大气渐渐变更的过程中,它们已经进化到可以找到一个合适的位置,乃至可能生计到今天。

若我们决意通过人工创造一个稠密的大气层来革新火星的话,辣么在我们需求补充它之前,它可以存在数百万年。

有趣的是,若我们不对火星进行任何干预,就目前火星大气损失率来看,在20亿年之后,火星将会丢失所有的空气,变成一个相似水星或月球的世界。

除此以外,在过去可能另有其它成分在起作用,但Maven也不可以报告我们。若火星被小行星撞击过,这可能使它落空相当多的大气;若太阳耀斑在太阳系早期更普遍的话(它们应该是这样,但我们不知道),辣么早期的大气损失可能会更多;其余成分如溅射、热逃逸和光化学过程也可能导致大气损失。Maven只报告我们了一片面;这恰好也是我们认为最要紧的一个成分。

好消息是,就像时机号火星探测车同样,Maven的阐扬不但完全符合预期,而且在某些方面乃至超过了它的设计效益。它带给了我们两个庞大的欣喜:其一是填塞漫衍在整个星球的极光,另一个是一种被称为“瞬态金属层”的征象,这是我们在星际灰尘与火星碰撞时所看到的,它在火星上层大气中留下了一层富含重元素(要紧是金属)的薄层。跟着任务的继续,我们一定会得知更多的消息。

请注意,这对我们来说是一个好消息:地球上的磁场在短期内没有消散的迹象。它的焦点能量可能发生翻转和反转,即南北极交换,但在可预知的未来(起码在几十亿年里是必定的),我们应该会继续受到护卫,不会遭受太阳风的损害。我们可以想象,有一天我们会遭受和火星同样的命运,但在那之前,我们很可能会被火热的太阳烤焦。

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