借火星研究地球火星全球风向图出炉学术资讯

在这张“MAVEN号”宇宙飞船绘制的可视化图中，蓝实线代表火星上层大气中的风，白虚线表示风环流的轨道路径，白虚线下的红线则指示了该地局部的风速和风向。

据美国“物理学组织”网站12月12日消息称，在美国航天航空局（NASA）与马里兰大学巴尔的摩分校（简称UMBC）、密歇根大学（简称UMich）、乔治梅森大学（简称GMU）的研究人员共同完成的一项最新研究中，科学家们首次展示了位于距火星地表120至300千米的上层大气中的全球风环流模式。相关研究成果于同日刊发在《科学》杂志中。

与之前对地测量不同的是，这个发现基于对火星的实地观察。最重要的是，采集所有这些观测数据的宇宙飞船及仪器，原本并非用于收集关于风的数据。2016年，NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的Mehdi Benna及其团队向负责“火星大气与挥发性演化”（MAVEN）项目的团队提议，让他们远程重新编写“MAVEN号”宇宙飞船及其天然气与离子质谱仪（NGIMS）的程序，用以完成一个独特的实验——他们想希望看看这个仪器平时固定着的部分是否可以“像雨刷一样快速地来回摆动”，进而让这个工具能够收集新数据。

从2016年到2018年的两年时间里，“MAVEN号”开始收集数据，每个月会积累两天的观测时长。一部分结果在意料之中，而另一部分则出人意料。Benna介绍道：“令人振奋的是，我们在火星高层大气中观察到的风环流模式与数据模型所预测到的结果在其全球范围内是一致的。换句话说，我们推断的物理机制是成立的。”总的来说，尽管火星上每个季节的正常环流模式都非常稳定，但其短期变异性比之前预期更强。Benna解释道：“在火星上，典型的环流模式是稳定的，但是如果你在任意一个时间点拍一张环流状态的快照，那么风的参数的可变性是很高的。我们需要做更多的研究工作来弄清对立模式存在的原因。”

另外，研究结果还表明，在火星表面上空数百千米处的风仍然包含着关于山脉、峡谷和盆地等地表形态的信息。当气团在这些地貌特征上空流动时，“它会产生涟漪效应”，而且相关变化能够被MAVEN和NGIMS探测和捕捉到。在地球上，我们也能在较低海拔地区发现类似的空气波。我们很惊讶，在火星上，它竟能够传播到280千米高空。”

在未来，进一步的数据分析结果或帮助科学家弄清楚相同的基本物理过程是否也会在地球的上层大气中发挥作用。Benna评价道：“有意思的是，我们不得不用火星的测量数据理解地球上的相同现象。这将帮助我们了解火星的气候状态以及演变情况。”

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编译：朱明逸

审稿：西莫

责编：雷鑫宇

期刊来源：《科学》

期刊编号： 0036-8075

原文链接：

https://phys.org/news/2019-12-scientists-mars-global-patterns.html