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MAVEN紫外光谱成像仪拍摄的火星大气中的碳、氧和氢元素图像。 |
科技日报讯 (记者常丽君)美国航天局(NASA)火星大气与挥发演化(MAVEN)航天器发回了它的第一张图,显示火星正处在一个被侵蚀的过程中:氢原子正“成群结队”地从红色行星上离开,逃逸到深太空去。
据自然、每日科学等网站10月15日(北京时间)报道,最新发布的图像由MAVEN携带的紫外光谱成像仪(IUVS)在椭圆轨道上距火星较远处拍摄,为科学家提供了首张高能太阳粒子风暴图,显示了火星大气中稀薄的氧气、氢气和碳元素包围着火星,并合成了星冕下大气高度变动区的综合图像。
太阳高能粒子(SEPs)是太阳耀斑或日冕物质喷射(CME)时喷出的高速粒子流。科学家认为,SEPs是造成火星大气损失的一个可能机制。据NASA卫星观测,9月26日爆发的太阳耀斑产生的CME在9月29日到达火星。火星上层大气边缘是一层稀薄的氢氧冕,是大气和太空的边界。在这一区域,二氧化碳或水分子分解为原子,逃逸到太空中。这些分子控制着气候,跟踪它们就能帮助理解火星过去40亿年的历史,追溯它是如何从温暖湿润变成寒冷干燥的。
加利福尼亚大学伯克利分校空间科学实验室SEP仪器主管戴文·拉森说:“高能粒子经过星际空间后,把它们的能量注入火星上层大气。像这种典型的SEP事件每两周就会发生一次。在所有仪器打开后,我们还希望能跟踪上层大气对它们的反应。”
该任务主要研究员、科罗拉多大学博尔德分校行星科学家布鲁斯·雅可斯基说,这是首张能清晰看到关键元素怎样从火星大气中逐渐逃逸的图像。
MAVEN遥感小组成员、科罗拉多大学博尔德分校的麦克·查芬说,图像显示氢气正在“成群结队”地离开火星大气,到达10倍于火星半径的地方进入太空。氢原子由火星上层大气的水蒸气分解产生,由于氢气比氧气轻,逸入太空相对更容易。“这样就有效地从火星大气中除掉水分。”
氧气和碳原子也聚集在离火星较近的地方,也在逃离火星。在大气深处,氧气形成臭氧分子,堆积在火星南极附近。MAVEN遥感小组成员、科罗拉多大学贾斯汀·戴恩说:“在火星上,紫外光照射水蒸气产生的副产品很容易破坏臭氧。跟踪臭氧就能跟踪火星大气中发生的光化学反应。在MAVEN的主要科学任务中,我们将更完整详细地探索这一点。”
MAVEN于2013年11月发射,今年9月21日入轨,轨道周期35小时。任务目标是帮助解开火星大气失水之谜。在MAVEN开始它的主要科学任务之前,大约要进行两周的仪器矫正与测试。自照片拍摄以来,MAVEN的轨道缩小,现在每4.6小时绕火星一周。这让它能更详细地查看挥发性物质是怎样从大气中逃逸的,但要看它们能否逃得更远则变得更困难。
此外,“赛丁泉”彗星将于10月19日划过火星,MAVEN在本周末将把“目光”从火星转向彗星拍摄。彗星经过后,MAVEN还会对火星大气再进行几天的拍摄。当彗星抵达火星最近点时,MAVEN会像其他航天器一样躲到火星后面去,以免受彗星尘伤害,彗星尘的速度高达56公里/秒。
总编辑圈点
大气中的氢原子是行星上有大量水、甚至生命存在的重要指标,通过观测氢原子,我们得出了火星曾温暖湿润的结论。但研究表明,由于超过总量半数的火星水流失到了宇宙空间,让其成为红色的不毛之地。本观测结果,再次以氢原子作为突破口,来解开火星大气光化学反应的秘密,寻找其水分流失的原因。当然,MAVEN到达火星不满一月,还有为期一年的任务,有望增强我们对火星的大气改变,及其与地表变化、宜居性演变等关系的认知。