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北半球的夏季,對某些人來說,人類生活節奏稍稍放緩。然而,科學仍在繼續,最近幾周出現了一些引人入勝的發現和研究成果。
#1 火星如何失去其活力……以及大氣層。
有時候,重新確認一個猜想是好事。“好奇號”火星車的火星樣品分析(SAM)實驗室一直在探測稀薄火星空氣的同位素組成。早期對碳-12和碳-13、氧-16、17和18,或氫和氘等同位素比例的測量表明,與行星的原始組成相比,較重原子核的丰度有所提高。這是一個非常特殊的特徵,甚至在地球上收集的火星隕石中捕獲的微小“氣泡”狀大氣中也能看到。現在,SAM的質譜儀和雷射光譜儀都證實了大氣中存在“重”同位素比率偏斜。
最合理的物理原因是,在過去的46億年中,火星一直在向太空散失較輕的同位素——留下較重的同位素。較輕的原子更有可能從大氣層頂部逃逸——在那裡,粒子不再頻繁碰撞,而是有效地沿彈道軌跡飛馳。原子或分子質量越小,它以逃逸速度運動的可能性就越大,並可能被太陽風質子或其他輻射增強或“濺射”到太空。
事實上,看起來大部分損失可能早在40億年前就已經發生,那大約是火星形成後僅僅6億年。因此,年輕的火星可能曾經擁有濃厚的大氣層和強大的溫室效應,以保持液態水在其表面流動——這與關於火星溼潤溫暖歷史的大量其他證據相符。
這種快速大氣流失的部分原因可能是由於缺乏或早期消失了強大的行星磁場。有證據表明,這種磁場曾經存在,但似乎在行星僅有約5億年曆史時就消失了。
相比之下,在地球上,我們長期存在的磁場有助於阻止太陽粒子輻射的侵蝕效應,並使我們能夠維持我們良好的濃厚大氣層。為什麼火星沒有保持其磁場?我們不知道,但有人推測,是某種原因關閉了其內部行星發電機——甚至可能是一兩次小行星撞擊。
這些新的測量結果也有助於為NASA的下一個火星任務“火星大氣與揮發演化探測器(MAVEN)”奠定基礎,該任務計劃於2013年11月下旬或12月初發射,並於2014年9月抵達火星。MAVEN的任務是測量今天火星的大氣流失。它還將下降到僅80英里的高度,以直接取樣高層大氣的成分,並監測太陽輻射與火星環境的相互作用。
MAVEN收集的資訊將幫助我們瞭解今天的火星,但更重要的是瞭解火星在過去數十億年中的演變過程。當我們繼續研究越來越小的系外行星時,它也將代表一個關鍵的“地面實況”,其中許多系外行星可能更像火星,而不是像地球。
