火星为啥干旱?大气层水蒸汽持续向太空逸出

快科技 2019-05-17 12:56 28206

行星科学家猜测,火星大气中的水蒸汽持续逃逸至太空,这一过程延续了数十亿年,最终火星失去了几十亿年前远古时期曾存在的海洋和河流系统。

俄罗斯莫斯科物理与技术研究所的德米特里·莎珀什尼可夫(Dmitry Shaposhnikov)带领一支研究小组发现,当前火星大气层水蒸汽损失的机制与地球气象系统完全不同。

这项最新研究报告发表在近期出版的《地球物理研究快报》上,长期以来,火星水分持续损失现象一直困扰着研究人员。火星大气层从表面向上延伸约160公里,火星大气层是极度寒冷的,事实上大气温度低到足以使上升的水蒸汽冻结,并阻止其逸出。

然而,其中一部分水蒸汽确实会逃逸,抵达大气层上层。这里源自太阳的超强辐射会将水蒸汽分离为氢和羟基自由基,而前者将不可逆转地进入太空。

未抵达大气层上层的水蒸汽,它们的运行轨迹被寒冷的大气中间层阻挡,最终飘向火星北极,这里的温度较低,水蒸汽将逐渐沉积至北极表面。使用计算机分析,目前莎珀什尼可夫和同事发现水蒸汽是如何上演“胡迪尼魔术”,该过程揭示了一种全新的水循环系统。

研究人员发现关键在于火星的椭圆形轨道,火星环绕太阳一周相当于地球大约两年的时间。在火星南半球夏季,这颗行星距离太阳的距离比相同季节北半球接近太阳4200万公里,这意味着火星南半球夏季气温比北半球更高。

研究报告合著作者、德国马克斯·普朗克太阳系研究所保罗·哈托赫(Paul Hartogh)解释称,当火星南半球处于夏季时,在一天某些时间段,水蒸汽会随着较暖气团局部上升,并抵达大气层顶部。

事实上,大气层就像一个泵,使冰冻的中间层变得可渗透。这种影响仅发生在南半球,一天仅出现两次,只在非常特定的区域内发生。

同时,研究人员发现每隔5年时间火星将出现一场覆盖全球的超大规模沙尘暴,它会使大气变暖,加速水分向上运动,从而加快火星大气蒸发过程。哈托赫说:“很明显,火星大气层比地球更容易出现水蒸汽渗透,最新发现的季节性水循环在很大程度上导致火星持续损失水分。”

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