火星磁尾电流片中发现高速火星离子逃逸现象
科技日报记者 陆成宽
记者26日从中国科学院地质与地球物理研究所获悉，基于火星大气与挥发物演化任务（MAVEN）探测器的观测数据，该所科研人员深入研究了火星磁尾电流片中的逃逸离子流，首次发现在磁尾电流片中的火星大气离子有时会呈现出高能量、高通量的高速逃逸现象。相关研究成果在线发表于《地球物理研究快报》。
火星与地球同处于太阳系宜居带上，和地球类似，火星也具有丰富的地貌，比如高耸的山峦、广阔的平原、蜿蜒的河道等。人们猜测，大约37亿年前，火星可能也是一颗宜居的星球。然而，当前火星却演化成了一颗大气稀薄、又干又冷的“死寂”星球。
那么，火星的大气和水究竟流向了哪里？是如何流失的？这些问题一直是研究热点。
目前，学界认为，太阳风是驱动火星大气和水逃逸的一个重要机制。“由于火星内核磁场发电机在约37亿年前停止运转，火星缺失了能够保护大气的全球磁场。因此，外部太阳风离子能够无障碍地冲击火星大气层，进而不断剥蚀大气离子逃逸到外太空。”论文通讯作者、中国科学院地质地球所研究员戎昭金解释。
通过多年的卫星观测，人们大致摸清了火星大气离子的逃逸规律，发现火星大气离子存在两条主要逃逸通道。“尽管如此，人们对于具体的逃逸过程和相关物理现象还缺乏深入的认识。”戎昭金坦言。
此次，科研人员聚焦火星大气离子逃逸的关键区域——火星磁尾电流片开展了深入研究。他们发现，火星磁尾电流片中有时会出现高速的尾向离子流，这些高速离子流的主要成分为火星大气重离子，其能量可高达约1200电子伏特，尾向逃逸速度可达约100千米/秒。
“这个速度明显高于我们的传统认知，以前的研究认为，火星磁尾电流片中的离子能量普遍不超过50电子伏特，尾向逃逸速度仅为20千米/秒。”戎昭金说，这些活动现象虽然出现频次不高，但会显著增强火星大气离子的逃逸。
戎昭金表示，这项研究为我们认识火星大气离子逃逸物理过程提供了关键事实依据，加深了我们对火星离子逃逸的认识。
（中国科学院地质地球所供图）
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