穿過太陽系的“虛空”炸毀了火星的大氣層

在一陣特別強(qiáng)大的太陽風(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)過火星時，環(huán)繞火星軌道的 MAVEN 航天器記錄了太陽粒子的突然急劇下降，同時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)時太陽風(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)火星在太陽系中的條件突然發(fā)生變化時，這是罕見的一瞥，并且可以讓我們深入了解類似太陽系的行星如何與不同種類恒星周圍的環(huán)境相互作用。

這也是一種只能在原位進(jìn)行的測量——展示了將航天器置于太陽系不同世界的軌道上的價值，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，以及太陽風(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）說愛荷華大學(xué)（University of Iowa）和該事件新研究的主要作者。

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

太陽風(fēng)在太陽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，從太陽向各個方向吹出，無時無刻不在，在整個太陽系中產(chǎn)生環(huán)境壓力，隨著距離的延長而減弱，最終在太陽系中減弱。稱為日球?qū)禹數(shù)倪吔?/a>.

但是該流的強(qiáng)度會隨著太陽活動而波動。例如，區(qū)域太陽磁場減弱在太陽表面可以釋放出更強(qiáng)大的太陽風(fēng)，用更強(qiáng)大、更多的太陽粒子轟擊系統(tǒng)。

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

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

而且，隨著它周圍的壓力下降，火星大氣層也做出了反應(yīng)。

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

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

研究人員說，這可能會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值的見解。在確定是什么使行星適合居住時，這可能是拼圖中的一個重要部分。

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

該團(tuán)隊將在美國地球物理聯(lián)盟 2023 年秋季會議.

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