我科研人員發現高速火星離子逃逸現象 進一步揭示火星水氣流失機制

記者26日從中國科學院地質與地球物理研究所獲悉，基于火星大氣與揮發物演化任務（MAVEN）探測器的觀測數據，該所科研人員深入研究了火星磁尾電流片中的逃逸離子流，首次發現在磁尾電流片中的火星大氣離子有時會呈現出高能量、高通量的高速逃逸現象。相關研究成果在線發表于《地球物理研究快報》。

火星與地球同處于太陽系宜居帶上，和地球類似，火星也具有豐富的地貌，比如高聳的山巒、廣闊的平原、蜿蜒的河道等。人們猜測，大約37億年前，火星可能也是一顆宜居的星球。然而，當前火星卻演化成了一顆大氣稀薄、又干又冷的“死寂”星球。

火星的大氣和水究竟流向了哪里？是如何流失的？目前，學界認為太陽風是驅動火星大氣和水逃逸的一個重要機制。

“由于火星內核磁場發電機在約37億年前停止運轉，火星缺失了能夠保護大氣的全球磁場。因此，外部太陽風離子能夠無障礙地沖擊火星大氣層，進而不斷剝蝕火星大氣離子逃逸到外太空。”論文通訊作者、中國科學院地質地球所研究員戎昭金解釋。

通過多年的衛星觀測，科學家大致摸清了火星大氣離子的逃逸規律，發現火星大氣離子存在兩條主要逃逸通道。“盡管如此，科學家對具體的逃逸過程和相關物理現象還缺乏深入的認識。”戎昭金坦言。

此次，科研人員聚焦火星大氣離子逃逸的關鍵區域——火星磁尾電流片開展了深入研究。他們發現，火星磁尾電流片中有時會出現高速的尾向離子流，這些高速離子流的主要成分為火星大氣重離子，其能量可高達約1200電子伏特，尾向逃逸速度可達約100千米/秒。

“這個速度明顯高于我們的傳統認知，以前的研究認為，火星磁尾電流片中的離子能量普遍不超過50電子伏特，尾向逃逸速度僅為20千米/秒。”戎昭金說，這些活動現象雖然出現頻次不高，但會顯著增強火星大氣離子的逃逸。

戎昭金表示，這項研究為認識火星大氣離子逃逸物理過程提供了關鍵事實依據，加深了對火星離子逃逸的認識。（記者 陸成寬）

來源：科技日報