流星體改變地球,火星,金星的氣氛

2020-12-03 現如今飲盡苦酒換不回

流經地球,火星和金星等行星大氣層的流星體可以改變這些世界的空氣,研究人員剛剛開始理解這些方式。

大多數行星大氣由簡單的低質量元素和二氧化碳,氧氣和氮氣等化合物組成。但是當碎片顆粒或流星體通過時,它會釋放出更重,更奇特的元素,如鎂,矽和鐵。

研究人員說,這些元素會對大氣中的風的循環和動態產生重大影響。

波士頓大學的Paul Withers說:「這開闢了一個通常不存在的全新化學途徑網絡。」 [ 信息圖:地球的大氣層自上而下 ]

汙染外層

電離層是行星高層大氣的一部分,含有等離子體 - 帶正電(離子化)原子或分子的混合物以及從它們剝離的帶負電荷的電子。當氧氣等簡單元素進入外殼時,它們很容易分裂,在幾分鐘內就會腐爛。

但是流向行星表面的流星體攜帶較重的金屬,可以通過各種方式去除。例如,一粒灰塵可能迅速燃燒,當已經離子化的鎂落下時會脫落。或者,中性鎂可能會從小巖石中撕裂,然後從太陽光中接收電荷或從另一個粒子中剝離電子。新收費的元素可能需要一整天才能腐爛。

通過大氣走出一條流星體稱為流星,或流星。只有那些到達地面的人才是隕石。

「當我們通過這種流星體輸入向電離層添加金屬離子時,我們在那裡沒有任何等離子體的區域產生等離子體,」Withers告訴SPACE.com。

在美國地球物理聯盟關於地球和空間科學的報紙Eos最近的一篇文章中,威瑟斯討論了最近關於火星和金星高層大氣研究的重要問題。

令人震驚的相似之處,奇怪的差異

在過去的十年中,科學家們收集了越來越多關於火星和金星電離層的信息。科學家說,雖然可以想像這兩個行星的構成和位置會在電離層中產生不同的相互作用,但兩者實際上非常相似。[ 視頻:月球是否有一個奇怪的電離層?]

「如果你站在兩個行星的表面,它們是非常不同的,」威瑟斯說。「但在大約100公裡(62英裡)處,條件非常相似。」

兩個行星的高海拔壓力,溫度和化學性質相當。流星體流出的帶電粒子層的許多特性也是如此。

「所有三個行星的等離子體密度平均非常相似,這不是你在第一印象時所預期的,」威瑟斯說,指的是地球,火星和金星。

由於太陽是大多數電離過程的最終驅動力,因此很容易認為金星在給定區域內的粒子比火星更多,因為它的軌道旋轉距離我們的恆星兩倍。相反,這兩顆行星具有相似的密度,與地球的測量值相差僅十分之一。

與此同時,受地球上流星體影響的層非常狹窄,可能只有一英裡或兩英尺寬,而金星和火星都有六到八英裡的層。

根據威瑟斯的說法,差異可能來自於地球強磁場的存在,這是其他兩個行星所缺乏的特徵。但是科學家們並不確定這個領域實際上扮演了多少角色。

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開始測驗

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尋找來源

為了研究地球的電離層,科學家們可以發射火箭在該地區進行測量。但對於其他星球來說,這個過程更為複雜。

當太空飛行器穿過太陽系時,發回地球的有針對性的無線電信號可以通過附近行星的電離層瞄準。電離層中的等離子體引起信號的微小但可檢測的變化,是科學家能夠了解高層大氣。

這個過程 - 被稱為無線電掩星 - 不需要任何花哨的設備,只需要工藝已經用來與地球上的科學家進行通信的無線電。

「它確實是主要的行星科學儀器之一,」威瑟斯說。

因為它非常簡單,所以這個過程已應用於太空飛行器所訪問的每個行星。

僅在最近幾年才有足夠的數據回到金星和火星上來認真檢查它們的高層氣氛。到目前為止,還沒有創建數值模擬來解釋一些差異,但威瑟斯表示希望在不久的將來這會發生變化。這種模擬可以幫助回答觀察所提出的一些問題。

威瑟斯還希望,及時對電離層的詳細了解甚至可以幫助科學家們為金星和火星進行一種「大氣考古」。

有一天,科學家們可以通過測量冰冷的流浪者的灰塵和氣體對行星大氣的影響來跟蹤太陽系中彗星的歷史。但是,Withers說,這種調查得出的結論可能是未來的發展方向。

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