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新研究揭示火星大气层“破洞漏水”

2019-5-24 环球解密

一个国际合作组最新分析认为,火星大气层每两个地球年的时间会开启一扇“窗户”,使得火星上有限的水资源一部分逃逸到太空,一部分被“迁移”到火星的两极。

ESA的火星快车拍摄到火星北极附近有大量的冰。

科学家观察发现,火星大气层高空存在水蒸气,并被移动到两极上空落到极地区域。也就是说,科学家认为火星上也存在水资源的某种循环方式,但不明白其运作模式,也不明白为什么火星会变成现在干涸的样子。这份由俄罗斯和德国科学家共同完成的研究,首次提出了一个较为全面的理论。

火星高空存在的水汽让科学家们感到困惑的原因是——因为火星大气层的中间层气温非常低,让水汽无法存在,将彻底截断任何水资源的循环。那么水蒸气如何穿过中间层跑到高空中去呢?

研究者们通过电脑模拟火星大气的情况,找到火星大气层的两个特征。

在地球上北半球和南半球的夏天很类似,没有什么不同。但在火星上不是这样的。火星公转的轨道不如地球的轨道规则,火星南半球夏季的时候与太阳的距离很近,因此火星南半球的夏季比北半球夏季热得多。按照地球的时间,火星南半球夏季每两年一次。

研究者们分析说,每当火星南半球夏季到来之时,离火星地面60~90公里处,也就是火星南半球大气层的中间层足够“温暖”,让水汽通过抵达大气层高层。而其它时间,冰冷的大气层将彻底阻断火星的任何水资源循环。因此研究者称犹如火星大气的中间层每两个地球年开启一个让水汽通过抵达高空的“窗户”。

研究者们发现的另一个特征是,火星上经常性发生的大规模沙尘暴,有利于冰粒附着于尘埃分子漂浮到高层大气中。

他们的模拟系统显示,火星上大规模沙尘暴发生时,阳光被挡住,但是却让火星大气层升温,构成有利于水资源循环的条件。

这份研究显示,火星上沙尘暴时期比南半球夏季促进了更多水资源的移动。

研究者们发现,水汽抵达火星高空后有两种去向:一些水资源向两极上空移动,最终落回两极地面;另一些水分子在高空紫外线的作用下被分解为氢气和氧气,氢气逃逸到太空中,留下氧气。

这份研究上个月发表在《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上。

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