Maven揭示了火星如何失去其氛围

该艺术家的概念描绘了火星早期的环境（右）（据信其中包含液态水和较厚的大气），而今天的火星却处于寒冷干燥的环境（左）。美国宇航局的火星氛围和挥发性进化是在红色地球的轨道上，研究其高层大气，电离层和与太阳风和太阳风的相互作用。

美国宇航局的Maven SpaceCraft的新结果揭示了太阳风和辐射负责剥离火星的氛围，从一个可能支持数十年前的星球中的行星转变火星到一个寒冷的沙漠世界中。

“我们已经确定了火星氛围中有大多数的气体已经失去了太空，”火星氛围和博尔多大学科罗拉多大学的Mars氛围和挥发式宣传任务（Maven）的主要调查员说。该团队从最新效果中取决了这一决心，揭示了大约有65％的氩气体已经失去了空间。Jakosky是一篇文章中发表的论文的领先作者。

2015年，Maven团队成员以前宣布的结果表明大气燃气今天丢失到空间，并描述了如何剥离气氛。目前的分析使用当今大气的测量，为第一次估计通过时间损失多少气体。

液态水，终身必不可少，今天在火星表面上并不稳定，因为气氛太冷，薄而支撑它。然而，类似于干燥的河床和矿物质的特征，如液态水存在的矿物质，表明古老的火星气候有很大的不同 - 足够温暖的水以长时间延长水面流动。

这种信息图表显示了由于“溅射”而在随着时间的推移失去氩气和其他气体。点击放大。

“这一发现是揭开火星过去环境的谜团的重要一步，”美国宇航局总部位于华盛顿州NASA总部的Elsayed Talaat说。“在更广泛的背景下，这些信息教导我们有关可以随时间改变行星居住地的过程。”

这个星球有很多方法会失去一些大气层。例如，化学反应可以将气体锁定在表面岩石中，或者气氛可以通过辐射和来自行星的父母恒星的恒星侵蚀。新结果表明，太阳能和辐射对火星的大部分大气损失负责，耗尽足以改变火星气候。太阳风是薄的导电气流，不断从太阳的表面吹出。

早期的阳光具有更强烈的紫外线辐射和太阳风，因此这些过程的大气损失可能在火星的历史中更大。根据该团队的说法，这些进程可能是控制地球气候和居民的主导者。可能在火星历史早期的表面存在微生物生活。随着行星冷却并干燥，任何寿命都可以在地下驱动或被迫进入稀有表面果树。

Jakosky和他的团队通过测量氩气的两种不同同位素的大气丰度来获得新的结果。同位素是具有不同质量的相同元素的原子。由于两位同位素的较轻更容易逃到空间，因此它会使富含异位的气体浓缩。该团队使用了在高层大气中测量的两个同位素的相对丰度，并在表面上估计了已经损失到空间的大气气体的一部分。

作为“惰性气体”氩气不能化学反应，因此不能在岩石中隔离;唯一可以将惰性气体移入太空的过程是太阳风的物理过程称为“溅射”。在溅射中，太阳风拾取的离子可以以高速撞击火星，并将大气气体物理敲入太空。该团队跟踪氩原，因为它只能通过溅射删除。一旦他们确定通过溅射损失的氩气量，它们可以使用该信息来确定其他原子和分子的溅射损失，包括二氧化碳（CO 2）。

二氧化碳是感兴趣的，因为它是火星氛围的主要组成部分，因为它是一种有效的温室气体，可以保留热量和温暖的地球。“我们确定，由于溅射，大多数星球的二氧化碳也失去了空间，”杰科斯基说。“还有其他可以删除CO2的进程，因此这给出了丢失到空间的最小金额。”

该团队使用来自Martian高层大气的数据进行估计，由Maven的中性气体和离子质谱仪（Ngims）收集。该分析包括NASA在火星（SAM）仪器上的NASA样本分析在机会流动站上进行的Martian表面的测量。

“联合的测量能够更好地确定Martian Argon在Mardbelt，马里兰州Greenbelt的戈达德太空飞行中心Paul Mahaffy说。“使用两个平台的测量值指向具有使互补测量的多个任务的值。”本文的共同作者Mahafaffy是SAM仪器上的主要调查员，并在NASA Loddard开发的NGIMS仪器上的铅。

这项研究是由MAVEN任务资助的。MAVEN的主要研究人员位于科罗拉多大学博尔德分校的大气和空间物理实验室，而NASA戈达德负责管理MAVEN项目。MSL /好奇心由美国宇航局的喷气机推进实验室管理，加利福尼亚州帕萨迪纳。

火星是如何怎样的潮湿的星球，失去了早期的氛围？一种可能性是通过称为“溅射”的过程，其中原子由于具有能量颗粒的冲击而导致的气氛远离大气。

出版物：B. M. Jakosky等，等，“火星”历史源于38AR / 36AR的大型大气测量，“2017年3月31日：卷。 355，第6332页，第1408-1410页; DOI：10.1126 / science.aai7721