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今天我们为同学们带来最后一期《火星是如何变成沙漠的》的课程学习。本期拓展学习资料:关注二维码,回复“火星”即可免费下载!
火星在夜空中会呈现出比周围星辰更加显著的红色,我国古人称其“荧荧如火”。
背景阅读
火星(Mars),是太阳系由内往外数的第四颗行星,位于地球与木星之间,自转周期与地球相近,公转一周约为地球公转时间的两倍。火星之所以会呈现橘红色,其实是因为火星土壤中的铁矿物质会氧化或生锈,导致表面看起来变红。
火星上十分干旱,遍布着火山、沙漠以及幽深而干燥的裂谷。它的大气层很薄,不足以维持住液态水,基本上可称为沙漠行星。以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷,沙尘悬浮其中,每年常有沙尘暴发生。偶尔火星上的风会很强,足以造成覆盖火星大部分地区的沙尘暴,在这样的暴风之后,可能需要几个月的时间才能尘埃落定。
火星上的沙尘暴
但有科学家发现,火星上之前的气候可能是多样的,其存在河谷网络、三角洲、湖床、圆形鹅卵石等地质,以及各种火星探测器检测到仅在有水的条件下才能形成的矿物质,还有沉积层,例如维多利亚火山口的沉积层,揭示了环境条件随时间变化的地质记录:上层的盐浓度高于下层的盐浓度,这表明火星上的水量随时间而减少。这些观察结果表明,很久之前的火星大气层并不稀薄,与目前的火星气候相比,它可能是一个更温暖、更湿润的世界。
好奇”号火星车所拍摄到的盖尔陨坑内的沉积岩
美国航天局拍摄:显示远古淡水湖可能存在的位置
这种强烈的气候变迁,与火星在岁月的长河中,逐渐失去了早期厚厚的大气层密切相关。科学家发现,大约40亿年前,内行星被大量小行星和彗星撞击,当时火星可能就失去了磁场,随后大气层就越来越稀薄。太阳风是来自太阳的带电粒子流。高能粒子可以撞击大气分子中游离的电子,产生离子,当它们与太阳风相互作用时,离子就被带到太空中,而磁场有助于保护行星免受太阳风的影响,火星磁场的丧失可能直接导致了火星大气层的消失。
艺术家概念图:古老磁场的消失可能导致火星大气层的丢失
2013年,科学家报告说,火星大气中富含重同位素-同一化学元素的变化具有不同的原子量。NASA的“好奇号”火星车测量了各种气体(例如碳和氧)的丰度,并确定火星大气中这些元素的重同位素比其原始组成所预期的还要重。这一发现支持了火星失去大气层的理论,因为较轻的原子更有可能从大气层顶部逃逸到太空并被太阳风吹走。
随后又有科学家发现,火星的大气粒子正以每秒约1/4磅(113.4克)的速度流失。这一现象的主要成因是太阳风,在太阳耀斑和日冕发生大面积喷发时,太阳风就会变得极其密集,在这一状态下火星的粒子流失率可能达到10倍-20倍。随着时间的推移,这种流失使得火星大气变成今天的状态,厚度少于地球大气层的1%。
幸运的是,地球表面的强磁场使我们能够屏蔽这种高能辐射——在它穿过我们地球的磁场时,我们就会看到极光。
极光
探究与思考
✫ 沉积岩层如何帮助科学家了解火星过去的环境条件?
✫ 为什么火星的大气层会越来越稀薄?
✫ 有哪些证据可以表明火星上曾经有过水?
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