科学家发现 热量和灰尘有助于将火星水发射到太空

科学家在NASA的“火星大气层”和“易挥发的火山”或“ MAVEN”上使用了一种仪器,他们发现,红色星球表面附近的水蒸气向空中散发的高度超出了人们的预期。在那里,它很容易被带电的气体粒子(或离子)破坏,并损失到太空中。

研究人员说,他们发现的现象是导致火星在数十亿年内失去相当于数百英尺(或数百米)的全球水域的几种现象之一。研究人员在11月13日的《科学》杂志上报告了他们的发现,研究人员说,火星在炎热的季节从冻结的极地盖帽升华之后,由于蒸气被输送到高海拔地区,今天继续失水。

“我们都惊讶于发现大气中的水如此之高,”亚利桑那大学图森市月球与行星实验室的行星科学博士生Shane W. Stone说道。“我们使用的测量可能仅来自MAVEN,因为它在火星大气层中高升,而火星大气层高于行星表面。”

为了做出发现,斯通和他的同事们依赖于MAVEN中性气体和离子质谱仪(NGIMS)的数据,该仪是由位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心开发的。该质谱仪吸入空气,并分离构成它通过自己的质量,这是科学家们如何识别它们的离子。

斯通和他的小组追踪了火星上超过两年的火星上大量的水离子。通过这样做,他们确定了南半球夏季最高大气层附近表面上方约93英里(或150公里)处的水蒸气量最高。在此期间,地球距离太阳最近,因此变暖,更有可能发生沙尘暴。

夏季温暖的温度和与沙尘暴相关的强风帮助水蒸气到达大气的最上部,在该处很容易将其分解成氧气和氢气。氢和氧然后逃逸到太空。以前,科学家认为水蒸气像在地球上一样被困在火星表面附近。

斯通说:“在火星或地球上,构成高空大气层的所有东西都被破坏了,因为这是大气层中暴露于太阳全力的部分。”

研究人员在2018年6月的两天内测量了比平时多20倍的水,当时一场严重的全球沙尘暴笼罩了火星(那场暴风雪使NASA的``机遇号''探测器无法使用)。斯通和他的同事们估计,在这场暴风雨中,火星在45天内流失的水量与整个火星年(通常持续两个地球年)的损失一样多。

太阳系探索部主任保罗·马哈菲(Paul Mahaffy)说:“我们已经证明,沙尘暴中断了火星上的水循环,并推动了大气中的水分子上升,在大气中,化学反应会释放出氢原子,然后氢原子会丢失。在NASA Goddard和NGIMS的首席研究员。

其他科学家还发现,火星沙尘暴可以将水汽抬升至地表以上。但是直到现在,还没有人意识到水会一直流到大气层的顶部。大气层中存在丰富的离子,它们能使水分子分解的速度比在较低水平下被破坏的速度快10倍。

MAVEN NGIMS仪器的戈达德行星科学家,Mehdi Benna说:“这项发现的独特之处在于,它为我们提供了一条我们认为没有水能够逃离火星环境的新途径。” “这将从根本上改变我们对今天逃逸的水量和过去逃逸的速度的估计。”

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