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首张火星大气电流分布全景图绘成

来源:科技日报2020-06-09 10:05

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  火星周围的电流系统形成了围绕火星的“感应磁层”。

  图片来源:NASA

  据物理学家组织网近日消息,在美国国家航空航天局(NASA)的火星大气与挥发物演化任务(MAVEN)航天器进入火星轨道五年后,获得的数据终于让科学家创建了历史上第一张火星大气电流全景地图。这一成果推进了人们对红色星球的理解,开启了火星大气研究的新时代。相关论文发表在《自然·天文学》杂志上。

  在地球上,人们在南北极可以看到绚丽的极光,这是由于地球内部熔融的铁镍核心转动产生的磁场。红色星球同样也具有磁场,但其与地球磁场的形成机制大为不同——火星本身并不产生磁场,而是太阳风在火星电离层产生的电流导致磁场堆积、增强,并形成火星上所谓的“感应磁层”。

  太阳风主要由带电的电子和质子组成,并持续从太阳吹来,它围绕着太阳系中的物体流动并与之相互作用。当太阳风的带电粒子撞击火星附近的“感应磁层”时,太阳风中携带不同电性的离子就会被分开,从而形成电流,环绕在火星周围。与此同时,太阳X射线和紫外线不断电离火星上的一些高层大气,将其转变为可以导电的电子和带电离子的组合。

  这项最新结论来自NASA于2013年发射的MAVEN航天器,MAVEN和NASA之前的任务也曾看到过这些电流层的局部迹象,但这是第一次凭借产生的数据绘制出一幅全景图,其包括了电流从太阳风中产生,到在上层大气流动的过程。

  研究人员表示,想要直接在太空中探测到这些电流非常困难,而利用MAVEN的灵敏磁强计,科学家探测并绘制了火星周围被电流扭曲的太阳风中磁场的三维结构图,并根据磁场结构的畸变计算出电流分布。

  科罗拉多大学博尔德分校的实验物理学家罗宾·拉姆斯塔德指出,电流将太阳风的能量通过磁场和电场传递给火星大气中的带电粒子,加速火星大气逸散到太空,太阳风导致的大气逸散已经持续了数十亿年,正是这种损失将火星从一个可以支持生命的世界,变成了如今这样一个不适宜居住的“荒漠”。现在,科学家团队正致力于确定太阳风中可获得的精确能量,以进一步了解大气逸出的动力。

  总编辑圈点

  感谢MAVEN航天器。科学家根据其五年的探测数据,绘制出火星周围的电流图。和地球不同,火星并没有全球磁场来保护其免受太阳风的侵袭,但它拥有一些局部的感应磁场。火星周围的电流与太阳风相互作用,电流将太阳风能量转化为磁场和电场,推动大气逃逸到太空。新研究显示,这种“互动”让火星大气不断消耗,也让火星从原本的温暖潮湿,变成如今的寒冷荒凉。从兄弟星球的命运也可以看出,有稳定的全球磁场,是避开太阳风肆虐的关键。能看到极光,是一种幸福。  (记者张梦然)

[ 责编:涂子怡 ]
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