火星為啥乾旱?大氣層水蒸汽持續向太空逸出
據國外媒體報導,行星科學家猜測,火星大氣中的水蒸汽持續逃逸至太空,這一過程延續了數十億年,最終火星失去了幾十億年前遠古時期曾存在的海洋和河流系統。
數十億年前,火星北半球多數地區都覆蓋著海洋。為什麼現今的火星是一片貧瘠乾旱呢?遠古時期的水資源去哪了呢?
俄羅斯莫斯科物理與技術研究所的德米特里·莎珀什尼可夫(Dmitry Shaposhnikov)帶領一支研究小組發現,當前火星大氣層水蒸汽損失的機制與地球氣象系統完全不同。
這項最新研究報告發表在近期出版的《地球物理研究快報》上,長期以來,火星水分持續損失現像一直困擾著研究人員。火星大氣層從表面向上延伸約160公里,火星大氣層是極度寒冷的,事實上大氣溫度低到足以使上升的水蒸汽凍結,並阻止其逸出。
然而,其中一部分水蒸汽確實會逃逸,抵達大氣層上層。這裡源自太陽的超強輻射會將水蒸汽分離為氫和羥基自由基,而前者將不可逆轉地進入太空。
未抵達大氣層上層的水蒸汽,它們的運行軌跡被寒冷的大氣中間層阻擋,最終飄向火星北極,這裡的溫度較低,水蒸汽將逐漸沉積至北極表面。
使用計算機分析,目前莎珀什尼可夫和同事發現水蒸汽是如何上演“胡迪尼魔術”,該過程揭示了一種全新的水循環系統。
研究人員發現關鍵在於火星的橢圓形軌道,火星環繞太陽一周相當於地球大約兩年的時間。在火星南半球夏季,這顆行星距離太陽的距離比相同季節北半球接近太陽4200萬公里,這意味著火星南半球夏季氣溫比北半球更高。
火星軌道器探測發現火星冰蓋之下冰層隱藏著20公里直徑的地下湖泊。
研究報告合著作者、德國馬克斯·普朗克太陽系研究所保羅·哈托赫(Paul Hartogh)解釋稱,當火星南半球處於夏季時,在一天某些時間段,水蒸汽會隨著較暖氣團局部上升,並抵達大氣層頂部。
事實上,大氣層就像一個泵,使冰凍的中間層變得可滲透。這種影響僅發生在南半球,一天僅出現兩次,只在非常特定的區域內發生。
同時,研究人員發現每隔5年時間火星將出現一場覆蓋全球的超大規模沙塵暴,它會使大氣變暖,加速水分向上運動,從而加快火星大氣蒸發過程。哈托赫說:“很明顯,火星大氣層比地球更容易出現水蒸汽滲透,最新發現的季節性水循環在很大程度上導致火星持續損失水分。”