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与地球有何不同在火星上发现了新的水循环!

大约每两年,当火星南半球进入夏季时,会有一扇窗户打开:只有在这个季节,水汽才能有效地从火星的下层升到高层大气层。在那里,风将稀有气体带到北极。当部分水蒸气衰变并逃逸到太空时,其余的水蒸气会在极地附近下沉。

来自莫斯科物理科学与技术研究所和德国马克斯普朗克太阳系研究所(MPS)的研究人员在一期新书《地球物理研究快报》中描述了这种不寻常的火星水循环。计算机模拟显示水蒸气如何克服火星中层大气中的冷空气屏障并到达高层大气。

这解释了为什么火星与地球不同,它失去了大部分水分。数十亿年前,火星是一个拥有河流甚至海洋的富含水的星球。从那以后,我们这个星球的邻居火星经历了巨大的变化。今天,地下只有少量的冷冻水;在大气中,水蒸气仅以微量存在。总而言之,至少80%的原始水源可能已经丢失。在火星的高层大气中,来自太阳的紫外线将水分子分解为氢(H)和羟基(OH)。氢气逃逸到太空而没有任何不可逆转性。太空探测器和太空望远镜的测量结果表明,即便在今天,水也会以这种方式流失。

火星年火星上水汽的垂直分布显示在当地时间凌晨3点。只有当南半球在夏季,水蒸气才能达到更高的大气压。照片:GPL,Shaposhnikov等。季节性?水“火星大气中的泵浦:垂直输送到热气球

件下,冷中间大气可以每天两次渗透水蒸气,但仅在一年中的某个时间和地点。火星轨道在这个过程中起着决定性的作用。围绕太阳的轨道持续大约两个地球年,比地球轨道更椭圆。

数十亿年前,火星表面可能是这样的:有一个海洋覆盖其表面的一部分。图:NASA/GSFC

距离太阳最近(大致与南半球的夏季重合),火星距离太阳4200公里,而不是最远点。因此,南半球的夏季明显比北半球的夏季温暖。总结新的发现,英国国会议员保罗哈托说,水汽在局部升起,温暖的群众,并在南半球夏季的某些时间进入高层大气。在高层大气中,气流沿着经度将气体运送到北极,在那里它再次冷却和下沉。然而,一些水蒸气逃离了这个循环:在太阳辐射的影响下,水分子分解,氢气逃逸到太空。火星的另一个特点是加强了这个不寻常的水循环:跨越地球的巨大沙尘暴每隔几年就会反复攻击火星。最近的这种风暴发生在2018年和2007年,并由火星轨道运行的太空探测器完全记录下来。

国会议员亚历山大梅德韦杰夫说:在这样的风暴中,大量的尘埃在大气层中徘徊,这有利于水汽进入高层大气。研究人员计算出,在2007年的沙尘暴期间,进入高层大气的水汽是南半球无风雨夏季的两倍。当灰尘颗粒吸收太阳光并因此升温时,整个大气的温度上升30度。新研究的第一作者和莫斯科物理与技术研究所的Dmitry Shaposhnikov解释说,我们的模型展示了大气中的尘埃如何以前所未有的精度影响冰。一种转化为水蒸气的微物理过程。很明显,火星大气层对水汽的渗透性比地球更大,新发现的季节性水循环在很大程度上促成了火星的持续脱水