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新手已上路木蟲(chóng) (職業(yè)作家)
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火星大部分大氣去哪兒了？太陽(yáng)風(fēng)吹跑了
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用“薄如蟬翼，槁如枯骨”來(lái)形容今天的火星大氣再適合不過(guò)，但是在火星早期并不是這樣。今天凌晨，NASA公布了火星氣候發(fā)生巨大變化的關(guān)鍵性原因。 北京時(shí)間11月6日凌晨3點(diǎn)，美國(guó)宇航局召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)公布了“火星大氣與揮發(fā)分演化探測(cè)器”(MAVEN)的重要發(fā)現(xiàn)�！盎鹦谴髿馀c揮發(fā)分演化探測(cè)器”(MAVEN)俗稱“馬文號(hào)”，是世界首顆專門研究火星大氣的探測(cè)器，它發(fā)現(xiàn)了火星由早期溫暖濕潤(rùn)，表面可以支持生命存在的環(huán)境，變成今天干燥、寒冷星球的關(guān)鍵性原因。 “馬文號(hào)”發(fā)回的數(shù)據(jù)使研究人員能夠確定今天太陽(yáng)風(fēng)剝離火星大氣的速度。調(diào)查結(jié)果顯示，在發(fā)生太陽(yáng)風(fēng)暴期間，如日冕物質(zhì)拋射等現(xiàn)象時(shí)，火星大氣逃逸速度顯著增加，甚至提高10到20倍，這一研究成果發(fā)表在了11月5日出版的《科學(xué)》和《地球物理學(xué)研究快報(bào)》上。 NASA科學(xué)副總監(jiān)、前宇航員約翰·格倫斯菲爾德(John Grunsfeld)介紹說(shuō)：“火星早期擁有一個(gè)較厚的大氣，足以支持表面存在液態(tài)水，這對(duì)生命產(chǎn)生至關(guān)重要。明白火星大氣的演化歷史對(duì)我們了解其他行星大氣層的演變非常有幫助，知曉什么原因?qū)е滦行潜砻鎻目梢杂形⑸锎嬖诘阶兊貌辉贀碛猩苤匾�，這也是美國(guó)宇航局載人火星計(jì)劃正在解決的一個(gè)重要問(wèn)題。” 火星大部分大氣去哪兒了？太陽(yáng)風(fēng)吹跑了 左圖：沒(méi)有磁場(chǎng)的保護(hù)，火星大氣層不斷被太陽(yáng)風(fēng)剝離；右圖：擁有全球性磁場(chǎng)的地球偏離太陽(yáng)風(fēng)高能帶電粒子流，保護(hù)了地球大氣。（騰訊太空配圖） 太陽(yáng)風(fēng)是一股高能帶電粒子流，主要由質(zhì)子與電子組成，由太陽(yáng)上層大氣射出，時(shí)速可以達(dá)到160萬(wàn)公里/小時(shí)。在經(jīng)過(guò)火星上層大氣時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)帶來(lái)的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)，并電離火星大氣中的原子形成離子逃逸到太空中去。 “馬文號(hào)”最新探測(cè)表明太陽(yáng)風(fēng)剝離火星大氣層的速度在100克/秒。而在數(shù)十億年前，早期太陽(yáng)活動(dòng)非�；钴S的時(shí)候，火星大氣層被太陽(yáng)風(fēng)剝離的速度要比現(xiàn)在高很多。在2015年3月發(fā)生的數(shù)次太陽(yáng)風(fēng)暴中，“馬文號(hào)”監(jiān)測(cè)到火星大氣丟失速度加快。數(shù)十億年間的太陽(yáng)活動(dòng)（太陽(yáng)風(fēng)和太陽(yáng)風(fēng)暴等）是火星大氣層大量丟失，改變火星氣候的重要原因。 相比較火星，地球因?yàn)橛写艌?chǎng)的保護(hù)使太陽(yáng)風(fēng)帶來(lái)的高能粒子流發(fā)生偏轉(zhuǎn)，保護(hù)了地球大氣。雖然早期火星也擁有像地球這樣的全球性磁場(chǎng)，但是火星體積只有地球的15%，比地球小得多，因此火星地核冷卻的比地球快，地質(zhì)活動(dòng)趨緩，磁場(chǎng)消失，大氣變薄使液態(tài)水無(wú)法穩(wěn)定存在。 此前“馬文號(hào)”已經(jīng)監(jiān)測(cè)到太陽(yáng)風(fēng)和紫外線如何剝離火星上層大氣。新的研究結(jié)果表明，火星大氣丟失來(lái)自三個(gè)區(qū)域：一個(gè)是太陽(yáng)風(fēng)經(jīng)過(guò)火星大氣后，在火星后面形成的“離子尾”；另一個(gè)是火星兩極大氣粒子逃逸形成的“羽流”；還有在火星周圍擴(kuò)展開(kāi)的氣體云�！榜R文號(hào)”的科學(xué)小組確定火星大氣被剝離的離子75%源自“離子尾”，另外有25%源自南北兩極形成的“羽流”，而擴(kuò)展的氣體云丟失大氣較少。 火星遠(yuǎn)古時(shí)期擁有豐富的液態(tài)水，今天火星表面遺留的眾多河谷和只有水參與才能形成的各種礦物質(zhì)都是當(dāng)時(shí)大量液態(tài)水存在的證據(jù)。在30億年前，火星的大氣密度要比現(xiàn)在高的多，氣候也溫暖的多，當(dāng)時(shí)的火星表面存在河流，湖泊，甚至液態(tài)水組成的海洋。 雖然今年9月NASA公布利用“火星勘測(cè)軌道飛行器”得到現(xiàn)在火星表面仍存在季節(jié)性出現(xiàn)的鹽水流淌的證據(jù)，但是今天的火星大氣實(shí)在太單薄太冷，使液態(tài)水無(wú)法長(zhǎng)期或大量的在火星表面存在。 來(lái)自美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心，“馬文號(hào)”項(xiàng)目科學(xué)家喬·格列波斯基(Joe Grebowsky)說(shuō)：“太陽(yáng)風(fēng)的不斷剝離是火星喪失大部分大氣的主要機(jī)制，這也是造成火星氣候顯著變化的重要原因。馬文號(hào)也研究了其他損失過(guò)程，比如氫原子或離子逃逸的影響等，但這些只會(huì)增加大氣逃逸的重要意義�！� |
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