穿過(guò)太陽(yáng)系的“虛空”炸毀了火星的大氣層

在一陣特別強(qiáng)大的太陽(yáng)風(fēng)之后留下的空隙導(dǎo)致了大氣層火星急劇向外膨脹。

2022 年 12 月 26 日，當(dāng)風(fēng)經(jīng)過(guò)火星時(shí)，環(huán)繞火星軌道的 MAVEN 航天器記錄了太陽(yáng)粒子的突然急劇下降，同時(shí)記錄了火星大氣層的奇異和驚人變化。這顆行星的磁層和電離層擴(kuò)大了數(shù)千公里，面積增加了兩倍多。

我們上一次看到這種現(xiàn)象是在1999年，當(dāng)時(shí)太陽(yáng)風(fēng)的突然下降導(dǎo)致地球的磁層向外膨脹，體積增加 100 倍.

當(dāng)火星在太陽(yáng)系中的條件突然發(fā)生變化時(shí)，這是罕見(jiàn)的一瞥，并且可以讓我們深入了解類(lèi)似太陽(yáng)系的行星如何與不同種類(lèi)恒星周?chē)沫h(huán)境相互作用。

這也是一種只能在原位進(jìn)行的測(cè)量——展示了將航天器置于太陽(yáng)系不同世界的軌道上的價(jià)值，以觀察它們?nèi)绾闻c其他一切相互作用。

“當(dāng)我們第一次看到這些數(shù)據(jù)時(shí)，以及太陽(yáng)風(fēng)的下降是多么劇烈，這幾乎令人難以置信。天文學(xué)家賈斯珀·哈萊卡斯（Jasper Halekas）說(shuō)愛(ài)荷華大學(xué)（University of Iowa）和該事件新研究的主要作者。

“我們成立了一個(gè)工作組來(lái)研究這一事件，我們發(fā)現(xiàn)這段時(shí)間充滿了令人難以置信的發(fā)現(xiàn)。

太陽(yáng)風(fēng)在太陽(yáng)系中或多或少是恒定的，所有的行星都嵌入其中。它是一股粒子流，從太陽(yáng)向各個(gè)方向吹出，無(wú)時(shí)無(wú)刻不在，在整個(gè)太陽(yáng)系中產(chǎn)生環(huán)境壓力，隨著距離的延長(zhǎng)而減弱，最終在太陽(yáng)系中減弱。稱為日球?qū)禹數(shù)倪吔?/a>.

但是該流的強(qiáng)度會(huì)隨著太陽(yáng)活動(dòng)而波動(dòng)。例如，區(qū)域太陽(yáng)磁場(chǎng)減弱在太陽(yáng)表面可以釋放出更強(qiáng)大的太陽(yáng)風(fēng)，用更強(qiáng)大、更多的太陽(yáng)粒子轟擊系統(tǒng)。

2022年12月26日火星陣風(fēng)的風(fēng)再次不同。它由兩股太陽(yáng)風(fēng)組成，一股較慢的太陽(yáng)風(fēng)被從后面吹進(jìn)來(lái)的較快的風(fēng)卷起并吞沒(méi)，然后繼續(xù)向外形成一股超級(jí)風(fēng)。

MAVEN記錄了來(lái)自這種雙太陽(yáng)風(fēng)的更高密度的粒子。一旦風(fēng)經(jīng)過(guò)軌道天文臺(tái)，就檢測(cè)到粒子密度顯著下降 - 極弱和低密度太陽(yáng)風(fēng)的罕見(jiàn)空隙，太陽(yáng)風(fēng)壓力也下降。密度下降了 100 倍。壓力下降了 10 倍。

而且，隨著它周?chē)膲毫ο陆?，火星大氣層也做出了反?yīng)。

太陽(yáng)風(fēng)通常會(huì)推動(dòng)行星的磁層，在像地球這樣的行星上，磁層主要是由其熔融內(nèi)部的攪動(dòng)產(chǎn)生的。現(xiàn)在，火星沒(méi)有自己的全球磁層;但它有所謂的感應(yīng)磁場(chǎng)，由嵌入太陽(yáng)風(fēng)中的磁場(chǎng)纏繞在火星電離層中產(chǎn)生。

這個(gè)電離層和其中的感應(yīng)磁場(chǎng)大大向外膨脹，就像火星的大氣層脫下了一件太緊的緊身胸衣。感應(yīng)磁場(chǎng)變得無(wú)磁化，它與太陽(yáng)風(fēng)之間的層——弓形激波——變得比平時(shí)平靜得多。

研究人員說(shuō)，這可能會(huì)為火星和銀河系其他地方的行星上如何發(fā)生大氣損失提供有價(jià)值的見(jiàn)解。在確定是什么使行星適合居住時(shí)，這可能是拼圖中的一個(gè)重要部分。

“我們真的要看到當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)被有效移除時(shí)，火星會(huì)如何反應(yīng)。Halekas 說(shuō).“這是一個(gè)很好的異常值研究，如果火星繞著一顆不那么'風(fēng)'的恒星運(yùn)行，它會(huì)是什么樣子。

該團(tuán)隊(duì)將在美國(guó)地球物理聯(lián)盟 2023 年秋季會(huì)議.

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