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Science特刊:来自MAVEN的结果

摘要 : 本期《科学》特刊推出了4篇令人兴奋的文章,它们重点介绍了前往火星的“火星大气和不稳定演化(MAVEN)”飞行使命的结果,这一飞行使命旨在研究火星的上部大气层、电离层和磁气圈。

 本期《科学》特刊推出了4篇令人兴奋的文章,它们重点介绍了前往火星的“火星大气和不稳定演化(MAVEN)”飞行使命的结果,这一飞行使命旨在研究火星的上部大气层、电离层和磁气圈。这些新的数据揭示了某些意外的情况,同时也对过去的理论和估测做了某些调整。本期刊的封面所描述的是一个火星磁场遭到强力太阳喷射轰炸的真实的可视化数据,它导致了一个来自红色星球的令人震撼的火一般的卷须模拟。一则特别的“构建中的封面”报道将讨论艺术家和研究人员是如何创制该作品的。

对火星上部大气层的检测显示,在太阳爆发时的离子逃逸率会增加,暗示在火星历史的早期可能发生了可观的大气损耗。为了研究太阳对火星大气的影响,Bruce Jakosky和同事分析了在2015年3月8日发生的一次行星际日冕物质抛射(ICME)时(或者说是来自太阳气磁爆发时)由MAVEN采集的数据。在这一事件中,MAVEN上的仪器(它们被用来监测火星的磁场)检测到了以进入太空长达5000公里(3107英里)的绳状卷须般流出的强力磁旋转。与此同时,检测大气电离的仪器注意到,当这一ICME撞击火星时有引人注目的尖峰,在那里,行星离子喷射到太空中,并会沿着受到影响磁场的流通绳浓集。这些流通绳的速度估计比通常的要快得多--大约为通常速度的10倍。离子组成分析发现有O2+ 和 CO2+离子——这并不令人惊奇,但O+离子则在大气层中被甩至更高部位。鉴于在太阳系历史早期可能普遍存在ICME样的情况,作者们提出,那时的离子逃逸率可能主要是由太阳的重大事件驱动的。

由Stephen Bougher等撰写的第二篇文章重点介绍了来自MAVEN“浸”入火星大气层上部以确定热气层和电离层性质时的2起事件的结果。在这些探索中,MAVEN观察到了在140公里至170公里(87 - 106英里)高度间有一个巨大的垂直温度梯度,它与紫外线的梯度一致。数据表明存在着一个二氧化碳、氩气和二氧化氮的稳定混合,以及比先前估计含量更高的氧气。在MAVEN完成每次轨道运行时,在近200公里(124英里)处的这些成分的密度有着可观的差异,对此,作者们提出,它可能是由重力波与风和发生在下方的小规模混合过程的相互作用引起的。此外,在磁场和离子层中的变化表明,除了由太阳风引入的磁场外,火星壳层也促成了磁场。

第三则研究揭示了在火星北半球的一种极光,它比任何迄今被证实的其它极光都更向下地浸入火星的大气,低达60公里(37英里)。MAVEN的紫外成像光谱仪(IUVS,它所描绘的是紫外线)是在一次太阳高能粒子爆发时探测到这一极光的。Nick Schneider等人提出,这一新发现的火星极光与地球的北极光同属一类;它们是在高能粒子沿着电磁场加速进出大气时所产生的一种震撼的视觉画面。然而,尽管地球上的这一类型的极光是由极地磁性驱动的,但作者们怀疑,火星的极光可能是由其壳层的残余磁场驱动的,它所产生的是一种更为均匀和弥漫的极光。

最后一篇由 Laila Andersson 和同事撰写的文章对检测到的星尘进行了分析,这些星尘所在高度范围为150-1000公里(124 – 621英里)--但事实上没有任何已知的过程可将某行星表面的显著的颗粒浓集提升到超过150公里(124英里)的高度。因此,基于颗粒的大小(1-5纳米)及颗粒的均匀分布——排除了它们源自火星卫星的可能性,作者们相信,MAVEN在如此的高度所探测到的是行星际尘埃。

原文链接:

MAVEN observations of the response of Mars to an interplanetary coronal mass ejection

原文摘要:

Coupling between the lower and upper atmosphere, combined with loss of gas from the upper atmosphere tospace, likely contributed to the thin, cold, dry atmosphere of modern Mars. To help understand ongoing ion loss to space, the Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) spacecraft made comprehensive measurements of the Mars upper atmosphere, ionosphere, and interactions with the Sun and solar wind during an interplanetary coronal mass ejection impact in March 2015. Responses include changes in the bow shock and magnetosheath, formation of widespread diffuse aurora, and enhancement of pick-up ions.Observations and models both show an enhancement in escape rate of ions to space during the event. Ion loss during solar events early in Mars history may have been a major contributor to the long-term evolutionof the Mars atmosphere.

来源: Science 浏览次数:4

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