首张“全球风图”，或解开火星大气层丢失之谜，火星气候竟比地球还要稳定？
也许很难想象，火星，这个寒冷又布满尘埃的荒凉星球，曾经是另一番繁荣景象。科学家认为，约四十亿年前，火星上空曾经存在厚厚的大气层，这保护了火星免受破坏性的辐射，并且使水能够在火星地表流动——火星可能存在过生命。
（图源：天文在线）
而如今，一切都变得不一样了。这颗红色星球的大气层比地球稀薄100倍，由95%的二氧化碳组成。乍一听，火星的气候可能十分恶劣，但根据最新数据，这个星球的气候可能要比地球的稳定得多。
火星的大气层到底经历了什么？
这个问题困扰了科学家们许多年。一张绘制着火星表面气流的气流图也许能够帮助我们揭示火星是如何以及何时丢失大气层的。
（图源：Allaboutmars）
科学家们利用美国宇航局火星大气和易失性演化航天器收集的数据，绘制出了第一张可以测量火星上层大气的全球环流的气流图。这幅气流图第一次把地球大气层和火星大气层进行了对比——这可能会让科学家改变目前研究火星的气候模型。
发表在《科学》杂志上的一项研究详细介绍了这张气流图。
绘测火星
MAVEN探测器（以下简称MAWEN），于2013年11月发射，围绕火星轨道运行并研究火星大气层。2015年6月，他的科研使命又被延长了两年。
起初，绘测火星气流并不是MAVEN的任务。但美国航天局戈达德太空飞行中心的行星科学家、这项研究的主要作者梅赫迪·本纳（Mehdi Benna）曾设想过，为了收集必要的数据，我们可以用不同的方式运行MAVEN。
（图解：收集火星大气层数据的MAVEN探测器。图源：NASA）
“我们提出了一个想法，如果我们以不同的方式操作这个平台，我们也许可以做一些不同的事情。”本纳告诉我们。
MAVEN身后的硬件团队验证了这种可能性，并在2016年春天宣布这一理论是可行的。而气流图上使用的测量数据便是在接下来的两年里收集的。
“整件事最有意思的就是，我们之前从没想过MAVEN还可以去收集气流数据。”本纳说到。
在环绕火星轨道期间，MAVEN在距火星表面约140-200公里的高空潜入大气层，测量风速。
它传回的数据揭示了火星和地球大气层的一个非常有趣的不同点。研究显示，火星上的全球风环流比地球上的要简单得多，而且在每一年，每一个季节都相对稳定。
本纳说，这是因为那些使地球大气层更加复杂，并导致其变化的因素——比如海洋和大陆——都已经从这颗红色星球上消失了。
研究团队注意到气流会随着火星地势的变化而变化。火星与地球的地形有着惊人的相似之处，火星拥有太阳系中最高的山——奥林匹斯山，高达16英里(约26公里)，水手峡谷的深度是美国大峡谷的四倍，同时希腊平原是火星上最大的陨石坑，直径1400英里。
（图解：水手峡谷，太阳系中最大的峡谷。图源：NASA）
“这非常令人吃惊，”本纳说。“当我们在地面上飞行时，气流会根据下面的山脉改变方向。”
火星地形是如何影响风向的
研究表明，虽然火星上的重力波在低海拔地区产生，但他们会根据不同的地形特征产生涟漪效应，重力波通过这一特点，随着地势的不断增高，最终影响到高海拔地区。这些波浪能够到达数百公里高的高空，扰乱火星上层大气的风向。
本纳把这一现象比作在水族箱的底部吹泡泡，看着泡泡飘到水族箱的顶部直到浮出水面，然后打翻一条漂浮在水面上的小船。
（图解：希腊平原，火星最低海拔点，是太阳系最大的撞击坑之一。图源：NASA）
虽然MAVEN不承担成像任务，飞船上也没有任何摄像头，但通过MAVEN推算出的风向规律使科学家能够把火星地形可视化。“我们通过这些能够反映火星地形的重力波来感知山脉的存在，”本纳说。“我们可以看到火星地表，只不过我们看到它的方式不同罢了。”
测量气流也许不能直接揭示火星是如何失去大气的，但对于能够回答这个问题的模型来说，这些信息至关重要。
“既然有了这些帮助优化模型的数据，”本纳说。“那么我们就能够做出更准确的预测。”
（图解：奥林匹斯山，以希腊神话中的众神之山命名，海拔是珠穆朗玛峰的三倍。图源：NASA）
建立一个更精确的火星远古气候模型也有助于科学家确定火星上是否存在过生命——在火星还拥有比地球更厚的大气层，以及潜在的地表水的时候。
“要了解火星是否是一个更宜居的星球，你必须先了解火星是如何失去大气的，”本纳说到。“但这都与它过去的气候有关。”
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. 咩咩- Passant Rabie
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