火星曾經是一個溫暖潮濕的世界,擁有濃厚的大氣層和流動的水。如今,它的大氣密度僅為地球的百分之一,表面是一片寒冷乾燥的沙漠。科學家很早就知道太陽風——來自太陽的帶電粒子流——在數十億年間逐漸剝離火星大氣。但具體機制一直不明確。
2026年8月發表的一項新研究,利用NASA的MAVEN軌道器和中國天問一號航天器的聯合觀測,確定了一個之前被低估的過程。太陽風在火星高層大氣邊界產生巨大的滾動波浪——稱為開爾文-亥姆霍茲波——這些波浪會形成巨大的等離子體雲團,從大氣中脫離並被帶入太空。
雙航天器觀測使研究人員能夠將上游太陽風條件直接與離子流失率聯繫起來。當太陽風特別強烈時,波浪變得更大,更多的大氣離子被帶走。數據顯示,這種波浪驅動的逃逸過程是大氣總損失的重要貢獻者,可能比之前認為的更為重要。
這一發現有助於解釋為什麼火星儘管有微弱的感應磁層,卻失去了曾經濃厚的大氣層。開爾文-亥姆霍茲不穩定性持續運作,不像太陽風暴等偶發事件。理解大氣流失率對於重建火星氣候歷史和規劃未來人類任務至關重要。
知識要點:太陽風在火星高層大氣邊界產生開爾文-亥姆霍茲波,形成將大氣粒子帶入太空的等離子體雲團;這種波浪驅動的逃逸過程是數十億年間火星大氣流失的主要持續貢獻因素。