科学家发现火星极光证据

来源：中国科学报

科学家在火星上发现北极光。图片来源：NASA

　　美国国家航空航天局（NASA）于11月5日公布了关于火星大气的一系列观测结果，并阐述了火星大气层为何会如此之薄。

　　地球有北极光与南极光：当地球磁场将来自太阳的电子和质子向极地地区输送时便会引发这种夜间发光的现象，这些高能粒子能够激发大气气体分子并使其发出荧光。

　　而在火星上，人们或许会认为这种极光现象非常普遍。这是因为缺乏一个内在磁场的火星无法将太阳的高能粒子引向这颗行星的极点。

　　NASA的科学家于11月5日报告说，他们利用“火星大气与挥发物演化”（MAVEN）探测器发现了一个极光的证据，进而表明极光并非整个夜晚发生在这颗行星的全部表面。

　　于2014年开始环绕火星运转的MAVEN探测器揭示了这颗红色星球的大气层是如何变得如此之薄的，相关研究结果于11月5日以3篇论文的形式相继发表在美国《科学》与《地球物理通讯》杂志上。

　　其中一篇论文解释了太阳风暴是如何侵蚀火星大气层的；另一篇论文则分析了在非常高的高度检测到的星际尘埃；第三篇论文详细说明了MAVEN探测器在一次潜入火星大气层和电离层过程中发生的大气分子的混合。

　　NASA当天公布的火星大气观测结果显示，太阳风可能是剥夺火星大气的罪魁祸首，导致这颗红色星球从像地球那样温暖、湿润的行星变成一个干燥、寒冷的沙漠世界。

　　来自MAVEN探测器的观测发现，即使在今天，太阳风每秒钟仍在带走约100克的火星大气。

　　今年3月，一系列太阳风暴袭击火星，上述探测器发现，火星大气的“腐蚀”问题在此期间加重。考虑到太阳“年轻”时太阳风暴更加常见，研究人员认为，火星大气的损失速度在40亿年前的太阳历史早期比现在要“高很多”，甚至火星大气“相当可观”的损失都可能发生在早期。

　　结果就是，40亿年前曾非常致密的火星大气层，到今天其密度只有地球大气层的1%。

　　那么，太阳风是怎么带走火星大气的呢？NASA解释说，太阳风是来自太阳的高速粒子流，当它抵达失去磁场保护的火星后，会产生一个电场，加速火星大气中被称为离子的带电原子，令其逃逸至太空中。地球上之所以不会有这种情况发生，是因为地球磁场在保护地球大气层不受太阳风的影响。

　　NASA认为，弄清楚火星大气逃逸之谜，有助认识行星大气的演化过程，也是载人火星之行必须解决的一个关键问题。

　　MAVEN探测器于2013年11月发射，是第一个研究火星上层大气的探测器，现已在火星轨道上运行约一年时间，其主要任务期将于本月16日结束。该观测器由洛克希德·马丁空间系统公司建造和测试，其设计基于此前的MRO以及火星奥德赛。探测器本体尺寸2.3×2.3×2米，有两个太阳能帆板，末端是磁强计，总长度11.4米。NASA提供了无线电通讯中继包，其数据转发速率高达10 Mbit/s。