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科学家发现火星磁尾电流片中存在高速离子流的现象

科技日报北京3月26日讯(记者陆成宽报道)中国科学院地质与地球物理研究所的科学家根据火星大气与挥发物演化任务(MAVEN)探测器的观测数据进行了深入研究,首次发现了火星磁尾电流片中的离子流出现高速逃逸的情况。相关研究成果已在《地球物理研究快报》在线发表。

火星和地球一样位于太阳系宜居带上,拥有丰富的地貌,如高耸的山脉、广袤的平原和蜿蜒的河流。有人推测,大约37亿年前,火星可能也是一个适合生命存在的星球。然而,如今的火星已演变成一颗大气稀薄、干冷无生命的星球。

火星的大气和水都去了哪里?它们是如何丢失的?目前,学界认为太阳风是推动火星大气和水流失的重要机制。

中国科学院地质与地球物理研究所研究员、论文通讯作者戎昭金解释说:“由于约37亿年前火星的内核磁场停止运转,火星失去了全球磁场保护大气的功能。因此,外部太阳风离子可以自由地撞击火星大气层,进而不断剥蚀火星大气离子使其逃逸到外太空。”

通过多年的卫星观测,科学家已经初步了解了火星大气离子的逃逸规律,发现火星大气离子有两个主要逃逸通道。“尽管如此,我们对具体的逃逸过程和相关物理现象的认识还不够深入。”戎昭金坦言。

此次,科学家们着眼于火星大气离子逃逸的关键区域——火星磁尾电流片,并进行了深入研究。他们发现,火星磁尾电流片中偶尔会出现高速的尾向离子流,这些高速离子流的主要成分是火星大气中的重离子,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。

戎昭金说:“这个速度明显高于我们传统的认知,以往的研究认为,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。”虽然这些活动现象出现频率不高,但它们会显著增加火星大气离子的逃逸量。

戎昭金表示,这项研究为了解火星大气离子逃逸的物理过程提供了关键的实证依据,深化了我们对火星离子逃逸现象的认识。