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火星大气演化历程:形成后不久便无法存活生命

时间:2016-11-15 23:01:28 点击:

  核心提示:图为艺术家所绘的太阳风暴击中火星、并使火星上层大气分子或原子电离、产生极光的场景。 Maven的全称是“火星大气与挥发演化探测器”(Mars Atmosphere and Volatile Evolu...

图为艺术家所绘的太阳风暴击中火星、并使火星上层大气分子或原子电离、产生极光的场景。

 Maven的全称是“火星大气与挥发演化探测器”(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN),于2013年发射升空,并从2014年9月起围绕火星转动。

  新浪科技讯  北京时间11月6日凌晨消息,美国东部时间11月5日14:00(北京时间11月6日凌晨3:00)美国宇航局召开新闻发布会,介绍了该局正在火星轨道运行的火星大气与挥发分演化探测器(MAVEN)在其最初6个月内获得数据的初步分析结果。这些结果首次以确凿数据的形式揭示了火星大气散逸的速率、路径以及火星大气的演化历程。同时,MAVEN的探测结果也表明,在火星形成之后不久,这颗星球上出现生命的机会便已经不复存在了,而当时,地球上刚刚出现最原始的微生物。

  MAVEN的探测数据表明,在过去火星曾经拥有相对浓密的以二氧化碳为主的大气层,从而使其得以维持一定大气压强并确保液态水能够在其地表存在。然而在大约37亿年前,这颗红色星球便失去了其大部分的大气。

  MAVEN探测项目首席科学家,美国科罗拉多大学大气与空间物理学实验室(LASP)的布鲁斯·雅各斯基(Bruce Jakosky)表示:“我们认为整个过程大约发生在42~37亿年前。”

  不过,他同时也指出,MAVEN的这一发现并不能排除火星作为古老生命诞生地的可能性。毕竟,科学家们知道地球至少在大约38亿年前便已经出现了最早的生命形式,并且一项最新的发现表明地球上甚至可能在41亿年前便已经出现了生命。

  雅各斯基指出:“在地球上最早生命诞生的时期,火星似乎仍然拥有较为温和的环境。但这并不能表明火星上当时产生了生命,但这样的可能性是存在的。至少,提出火星上是否可能出现过生命,这不是一个愚蠢的傻问题。”

  变化中的火星

  众所周知,今日的火星寒冷而干燥(尽管上个月NASA刚刚宣布在火星地表发现了季节性存在的液态水体,但那只是非常局部地区并且数量非常少的),但在遥远的过去,火星的情况则完全不同。正在火星地表工作的好奇号火星车以及其他探测器获得的数据表明在数十亿年前,火星曾经拥有过温和湿润的环境。当时的火星地表存在着广泛的河流和湖泊系统,甚至是覆盖火星表面广大地区的巨大海洋。

  这颗星球的巨大转变是与其大气散逸有关的,今天的火星大气密度仅相当于地球上海平面处大气密度的1%不到。科学家们长期以来一直想要了解火星上究竟发生了什么事情,而这正是价值超过6.71亿美元的MAVEN探测器所要弄清楚的问题。

  自从2014年11月以来,MAVEN探测器一直在火星轨道上对这颗星球的上层大气情况进行监测,测量这里的气体成分向太空散逸的速率。这颗探测器的工作将帮助科学家们更好地了解火星气候演化历史以及在遥远的历史上曾经孕育生命的可能性高低。

  11月6日,美国《科学》杂志以专刊形式报道了MAVEN项目组发表的一系列探测结果。比如其中一项研究认为过去更加强大的太阳爆发可能在造成火星大气丢失的过程中扮演了重要角色。

  在那篇文章中,雅各斯基和他的同事们报告了在2015年3月发生的一次剧烈的日冕物质抛射(CME)事件对火星大气产生的显著影响。日冕物质抛射是一种剧烈的太阳爆发现象,当其发生时太阳会向外释放出大量高能带电粒子流。根据MAVEN探测器的最新测量结果,目前火星大气每秒大约损失100克物质,但在发生CME等太阳爆发事件期间,这一速率将会提升10~20倍。

  相比今天,在大约40亿年前这样的太阳爆发事件强度更高也更加频繁,与此同时太阳产生的极紫外辐射强度也要比今天高得多。强烈的太阳风会猛烈轰击早期火星的大气层。雅各斯基指出,所有这些都会造成火星在其演化早期阶段的大气丢失。

  而所有这些都发生在火星失去其全球性磁场之后不久。在此之前,火星的磁场保护着这颗星球,对抗来自太阳风的侵蚀,而当磁场逐渐消失,这种保护也随之消失了。在那之后,在短短数亿年内,火星大气向宇宙空间的散逸率大大提升。

  极光、行星际尘埃和其它东西

图为NASA的MAVEN探测器于2014年12月发现的火星极光。火星极光在整个北半球都有着广泛分布。

  其它几篇发表在期刊《科学》(Science)上的论文中分析了火星上层大气的组成,为火星上摄人心魄的极光提供了更多最新细节。从某种程度上来说,这些极光与地球北半球的极光有些相似之处。此外,这些论文中还报告了本次探索任务中发现的一些尘埃,而这些尘埃似乎是从行星际尘埃演变过来的。

  “这不在我们的预料之内,”雅各斯基说道,他在今年三月于德克萨斯州举办的第46届月球与行星科学大会上首次公布了这一探测结果,“它说明,太阳粒子能够直接进入火星大气,并与后者发生反应,产生极光。”

  MAVEN探测器于2014年12月首次通过其成像紫外线光谱仪发现了火星上极光的存在。从“成像紫外线光谱仪”这个名字就可以看出,这台仪器对紫外线十分敏感。

  “我们知道,火星上在产生紫外线的同时,也会产生可见光,而如果它们足够明亮的话,在我们看来就是绿色、红色、或蓝色。”该论文的主要作者、来自大气与空间物理实验室(LASP)的尼克·施耐德(Nick Schneider)指出,“我们认为,火星上的这一现象或许亮度还不够,但其它事件或许能产生足够的亮度。所以,如果你待在火星上的时间和马特·达蒙(Matt Damon,美国影星,常出演火星题材电影)一样多,也许你就有机会亲眼目睹了!”

  施耐德补充说,MAVEN探测器的观测还显示,火星上到处都可以产生极光,不像地球上通常只有高纬度地区才能出现这一现象。

  “我们的观测准确无误地证明,即使是像火星这么一颗没有全球性磁场的行星,也可以受到太阳风和太阳风暴的影响,并受到后者的撞击,产生极光。”

  雅各斯基表示,除了极光之外,本次MAVEN探测器在火星表面124英里至621英里(约合150至1000公里)处发现的尘埃同样也是一份意外之喜。

 

  “我们的探测器遇到了大量尘埃,”他说道,“我们认为这些尘埃是来自火星系统之外的。”

  他还补充说:“能检测到这些尘埃存在,本身就是一件怪事。但这些尘埃也为我们在此前由MAVEN探测到的火星电离层中一层状态稳定的金属离子层创造了条件。它们能够影响到火星上层大气的化学和能量组成。我们还没能研究出什么结果,但它肯定是一个极为重要的发现。”

  这些发现仅仅是MAVEN探测器在过去一年间所做的事情的一小部分而已。除此之外,MAVEN项目组今天还在期刊《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上发表了44篇相关研究成果——没错,就是44篇!

  “我们能够走到今天的这一步,能够回答该任务开始之初我们所提出的那些问题,着实令人欣慰,”雅各斯基说道,“有了这样的基础,我们就能对火星上气候变化的原因进行更多的了解,从更宽泛的角度普及与火星相关的知识。”

作者:admin 来源:网络
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