我科研人员发现高速火星离子逃逸现象 进一步揭示火星水气流失机制

记者26日从中国科学院地质与地球物理研究所获悉，基于火星大气与挥发物演化任务（MAVEN）探测器的观测数据，该所科研人员深入研究了火星磁尾电流片中的逃逸离子流，首次发现在磁尾电流片中的火星大气离子有时会呈现出高能量、高通量的高速逃逸现象。相关研究成果在线发表于《地球物理研究快报》。

火星与地球同处于太阳系宜居带上，和地球类似，火星也具有丰富的地貌，比如高耸的山峦、广阔的平原、蜿蜒的河道等。人们猜测，大约37亿年前，火星可能也是一颗宜居的星球。然而，当前火星却演化成了一颗大气稀薄、又干又冷的“死寂”星球。

火星的大气和水究竟流向了哪里？是如何流失的？目前，学界认为太阳风是驱动火星大气和水逃逸的一个重要机制。

“由于火星内核磁场发电机在约37亿年前停止运转，火星缺失了能够保护大气的全球磁场。因此，外部太阳风离子能够无障碍地冲击火星大气层，进而不断剥蚀火星大气离子逃逸到外太空。”论文通讯作者、中国科学院地质地球所研究员戎昭金解释。

通过多年的卫星观测，科学家大致摸清了火星大气离子的逃逸规律，发现火星大气离子存在两条主要逃逸通道。“尽管如此，科学家对具体的逃逸过程和相关物理现象还缺乏深入的认识。”戎昭金坦言。

此次，科研人员聚焦火星大气离子逃逸的关键区域——火星磁尾电流片开展了深入研究。他们发现，火星磁尾电流片中有时会出现高速的尾向离子流，这些高速离子流的主要成分为火星大气重离子，其能量可高达约1200电子伏特，尾向逃逸速度可达约100千米/秒。

“这个速度明显高于我们的传统认知，以前的研究认为，火星磁尾电流片中的离子能量普遍不超过50电子伏特，尾向逃逸速度仅为20千米/秒。”戎昭金说，这些活动现象虽然出现频次不高，但会显著增强火星大气离子的逃逸。

戎昭金表示，这项研究为认识火星大气离子逃逸物理过程提供了关键事实依据，加深了对火星离子逃逸的认识。（记者 陆成宽）