
一項最新研究指出,火星大氣層流失的關鍵在於太陽風衝擊時產生Kelvin–Helmholtz波,這種波紋導致火星離子加速逃逸,對理解火星與其他無磁場行星的大氣演化具重要意義。
一項最新研究揭示太陽風與火星大氣層流失之間的重要關聯,發現一種名為「Kelvin–Helmholtz(KH)波」的特殊波紋,是加速火星大氣逃逸至太空的關鍵機制。研究成果已發表於國際期刊《Science Advances》,由美國波士頓大學(Boston University)助理教授董傳飛(Chuanfei Dong)率領研究團隊完成。
過去科學界已知,火星因缺乏類似地球的全球性磁場保護,長期受到太陽風侵蝕,導致大氣逐漸流失,但相關物理機制始終未完全釐清。為深入探究,研究團隊分析美國國家航空暨太空總署(NASA)MAVEN探測器,以及中國天問一號(Tianwen-1)任務所蒐集的觀測資料。
研究發現,當高速太陽風吹襲火星時,會與火星高層大氣相互作用,形成Kelvin–Helmholtz波。這種波紋通常出現在速度與密度不同的流體或氣體交界面,當兩者彼此滑動時便會產生不穩定現象。研究顯示,KH波會加速火星大氣中的帶電離子,使其更容易突破重力束縛並逸散至太空,成為火星大氣持續流失的重要原因。
研究團隊指出,火星因缺乏強大磁場,無法有效阻擋太陽風,使這類波動現象更容易形成,並持續改變火星大氣結構與演化。董傳飛表示,未來將進一步研究KH波最容易形成的條件、演變過程,以及其如何驅動大氣逃逸,希望能更完整描繪火星大氣消失的歷程。
研究人員也認為,這項機制可能不只存在於火星,也可能發生在其他缺乏全球磁場保護的行星,甚至是部分系外行星。這項發現不僅有助於理解火星如何從可能擁有較濃厚大氣的環境,演變成今日乾燥寒冷的星球,也為科學家評估其他行星的大氣演化與適居性提供新的研究方向。
