據中國科學院地質與地球物理研究所消息，火星大氣逃逸是火星探測的核心科學問題。探索火星大氣逃逸，有助於闡釋火星全球氣候環境的演變過程。研究表明，太陽風是驅動火星大氣粒子逃逸的最有效驅動源之一。

這是由於火星沒有全球磁場，太陽風可直接與火星電離層或大氣離子發生相互作用，並通過電磁力不斷剝蝕、加速大氣離子逃逸到行星際空間。

早期觀測表明，太陽風與火星電離層相互作用可驅動或剝離大團的火星電離層離子（如O+、O2+），形成“等離子體雲”爆發式、整體式地逃逸掉（圖1）。然而，受制於飛船的觀測高度和儀器探測性能，關於“等離子體雲”尤其是低高度的“等離子體雲”的形成與演化機理，知之甚少。

為此，利用美國MAVEN 火星探測器搭載的多種高性能科學探測儀器的數據觀測，中國科學院地質與地球物理研究所博士研究生张驰與研究員戎昭金、魏勇，以及瑞典空間物理研究所、德國馬克斯・普朗克太陽系研究所、美國加州大學伯克利分校等合作，首次發現並報導火星低高度（600 km）範圍內觀測到的周期性等離子體雲結構（圖2）。

不同於以往研究，該週期性低高度的“等離子體雲”結構顯示出一系列新的觀測特徵：離子能譜呈現出色散特徵（能量高的離子可較早被觀測到），不同火星離子成分具有大致相同的速度，且等離子體雲的出現伴隨著總磁場增加，以及強的太陽風電子沉降特徵。分析結果表明，這些等離子體雲是起源於低高度電離層區域（～120 km 高度），沿著開放磁力線尾向逃逸。同時，估算顯示，該事件中“等離子體雲”可顯著提高火星大氣離子的逃逸率。這表明“等離子體雲”是火星大氣離子逃逸的主要方式。

根據這些觀測特徵，如圖3 所示，研究提出“等離子體雲”的可能形成機制應為：

週期性的太陽風壓縮火星磁層，誘發太陽風磁場與火星殼磁場之間發生週期性地磁場重聯，磁場重聯產生了開放磁力線以及沉降的太陽風等離子體，沉降的太陽風等離子體加熱低高度電離層等離子體，使這些低高度等離子體週期性地向外逃逸。

該研究首次報導了火星低高度等離子體雲結構，並提出了其可能產生的物理機制，這對於理解火星離子逃逸以及太陽風與火星相互作用具有重要的科學意義，並為後續分析我國“天問一號”火星探測數據提供了重要的指導方向。