科学家建立的计算机模型解释为何火星与地球不同失去了大部分的水

科学家建立的计算机模型解释了为什么火星不同于地球，失去了大部分的水。

来自莫斯科物理技术学院和马克斯·普朗克学会太阳系研究所的专家描述了火星上的水循环。他们的计算机模型解释了为什么火星不像地球，失去了大部分的水。

几十亿年前，火星是一个富含水的星球，有河流甚至海洋。但是至少有80%的水分流失了。现在火星表面只有少量以冰的形式存在的水，大气中只有微量的水蒸气。上层大气受太阳紫外线辐射影响，水分子分解成氢和羟基，氢原子不可逆转地飞入Tai 空。行星科学家想知道火星上的水是如何流失的。毕竟，火星的中层大气类似于地球大气层的对流层顶，应该能够阻止水蒸气上升到大气层顶部。

俄罗斯和德国专家发现了一种以前未知的机制，允许水蒸气进入高层大气。他们的模型描述了从火星表面到160 km 空高度各个方向的气流。计算结果表明，水汽通常只有在特定季节才能穿透中层大气，即火星南半球进入夏季时，平均每两个地球年发生一次(一个火星年等于686.98个地球日)。而且，即使在夏季，水汽上升的有利条件也只会在一天中的特定时段形成。

即使在火星的北半球，即使在夏天，也根本不会形成这种条件。火星的轨道比地球平坦得多，火星与太阳的距离为4200万公里。火星在近日点时，正值南半球夏季，所以南半球夏季比北半球夏季热得多。

保罗·哈托格说:“当南半球的夏天到来时，在一天中的特定时间，水蒸气可以随着更温暖的气团局部上升，并到达高层大气。”在高层大气中，气流会将水蒸气带到北极，水蒸气会在那里冷却并再次着陆。但是一部分水蒸气会脱离这个循环。在太阳辐射的影响下，水分子会分解，氢气会逸入Tai 空。

每隔几年就会席卷火星的巨大沙尘暴(最近的一次发生在2007年和2018年)也有利于水蒸气进入高层大气。

据专家计算，2007年沙尘暴期间进入高层大气的水汽是南半球夏季正常量的两倍。因为尘埃颗粒吸收阳光后变热，整个大气的温度会上升到30度。

该研究报告的第一作者、莫斯科物理技术学院专家德米特里·沙波什尼科夫(Dmitry shaposhnikov)表示:“我们的模型以前所未有的准确度显示了大气中的尘埃对与冰变水蒸气相关的微观物理过程的影响。”

该研究报告发表在《地球物理研究快报》上。