为什么火星极光的形成过程会导致行星上的水分流失？

为什么火星极光的形成过程会导致星球上的水分流失？...来自这些罕见现象的外星世界。与其他自然现象不同，极光被我们赋予了浓浓的浪漫色彩，并不是地球的每一个角落都能看到它的美丽。所以，如果能够体验一场极光的视觉盛宴，就足以让很多人觉得此生无憾了。

图中的极光拍摄地点在加拿大的洛林湖附近，绿色的极光在阳光的照射下照亮了湖面。虽然，在几十年的地外行星探索中，人类并没有在其他星球上发现生命的踪迹。不过，我们也对更多行星的恒星特征有了基本的了解。例如，火星上也存在极光现象。简而言之，地球并不是唯一有极光的星球，至少火星同样普遍。那么，火星极光的形成原理是什么，为什么星球上的极光会造成星球上的水分流失呢？

火星极光本质上就是白天出现的质子极光

虽然地球上的极光现象并不是那么容易让大家遇到的，但是对于它的形成应该很多人都有一个基本的了解。地球极光的本质其实是一种七彩等离子体现象，主要出现在地球的两极地区。它的出现始于太阳风闯入地球磁场，之所以呈现出绚丽的色彩和不同的形状，主要是因为太阳中的带电粒子流在自身激发后电离了分布在大气中的各种粒子。元素。

穿越火星磁场的质子从氢原子中夺取电子，与火星大气层碰撞后发出紫外光。

虽然火星极光和地球上的极光有一些相似之处，但本质上都是质子极光。而且，火星上的极光现象都出现在白天，而且由于只发射紫外线，我们的眼睛无法捕捉到它出现的瞬间。但这一切又怎能逃过MAVEN飞船IUVS（ImagingUltravioletSpectrometer）的强大能力。而且，正是火星上的这些极光为科学家们提供了关于地球上的水是如何从大气中流失的重要信息。

其实早在2016年，科学家就通过MAVEN飞船首次拍摄到火星极光现象。只是它不同于当年它带给我们的巨大差异感，因为我们现在认识到这种现象在火星上是多么普遍。虽然，即使时隔数年，我们仍然无法通过肉眼寻找到它们的踪迹，但探测器捕捉到的越来越多的新数据信息，让我们对火星极光有了更多的了解。越来越深。

火星极光的形成消耗了星球上剩余的水

当科学家们利用飞船的紫外光谱仪探测火星大气中的质子极光时，他们发现110之间的氢Lyman-alpha和150公里高度（121.6纳米）发射，火星上的质子极光强度显着增加。因此，研究人员结合了近年来的火星观测数据，创建了一个综合性的火星质子极光数据库。

图文信息是火星在不同条件下出现的质子极光现象

虽然火星上的极光现象具有明显的季节性特征，但平均而言，我们有大约14%的概率能够捕捉到这种现象。由于火星没有全局偶极子磁场，火星极光的形成本质上是质子变成带电中性原子，绕过火星磁层弓形激波撞击火星大气层的结果。生产。火星上出现极光的频率主要取决于太阳天顶角和当时地球上的季节。

当火星沙尘暴季节开始时，中性亚大气会出现季节性扩张，从而导致火星质子极光的峰值强度和发射增强。事实上，当火星北半球处于冬季，南半球处于夏季时，质子极光出现的频率甚至可以高达80%以上的时间。高层大气中的氢与太阳风之间的相互作用更多，所有撞击火星稀薄大气的原子在与气体碰撞后都会发出紫外线，导致夏季质子极光更多更强烈。

火星夏季沙尘暴时常形成数十公里高的沙尘塔。

也许很多人不明白，火星南半球与太阳的距离在夏天是最近的，此时地球会接收到更多的太阳风。众所周知，火星夏季经常出现的沙尘暴导致形成数十公里高的尘埃塔。这些“尘埃塔”会向大气中输送更多的水蒸气，但这些水蒸气无一例外地被太阳紫外线分解成氧气和氢气。水蒸气分解的氢气增加了火星氢日冕中的氢含量。换句话说，太阳粒子可以与这种氢相互作用更多，最终形成更多的火星极光。简而言之，火星上极光的形成离不开太阳风的质子和水蒸气分解的氢，这也是为什么火星上更多极光的形成会伴随着地球上剩余水的进一步流失。虽然火星失水的方式有很多种，但我们还没有确定每种方式失水的比例，但火星上的极光无疑是其中之一。

图中显示的信息是火星ArcadiaPlanitia地区埋在地下的水冰

火星上的极光与行星宜居性的丧失有关

纵观整个太阳系，火星，同样是一颗类地行星，赢得了更多人的关注，当然也包括专业的天文科学家。如今的火星虽然已经变得无法居住，但其表面已不再有流动的液态水，大部分地区被沙漠和砾石覆盖。但是，根据我们近几十年的研究成果分析，仍然具有季节性特征的火星可能曾经是一颗宜居行星。

图文信息是古代火星和火星现状对比图。前者寒冷干燥，后者有液态水流。

虽然，人类还没有清楚地研究过这颗红色星球是如何演变成今天这个样子的所有细节。但是，可以肯定的是，火星失去水的方式不止一种，火星失去宜居性的重要表现之一就是流动液态水的消失。事实上，自从我们了解到远古火星的大气层不是现在这个样子，更多的精力就投入到了研究它大气层流失的过程中。火星上的极光现象之所以引起我们的关注，主要与其形成原理有关。虽然，关于火星大气层的损失，包括它自身的电离层、高层大气，以及整个星球与太阳风相互作用的影响。然而，火星上无处不在的极光现象是火星大气工作的重要组成部分，这种现象的强度和速度将对火星上的水流失产生重要影响。

为什么要研究水在火星上流失的方式？

火星上的水资源分布一直是人类最关心的话题之一，因为它不仅是与行星演化相关的重要研究。而且，如果未来有一天我们想要在火星上生活，那么水资源是我们急需解决的问题。当我们对火星上水资源的流失和现有量的分布有更清晰的数据分析时，将更有利于未来火星任务的规划和实施。

图为火星地表下水冰的分布，最上层区域深度不超过30厘米。

尽管火星表面没有流动的液态水，但在行星地表下埋藏着一些结冰的水冰。而且，有的甚至离地面只有30厘米左右的深度。这也意味着，要开采火星上剩余的水资源，其中一些并不涉及非常先进的设备，仅靠我们生活中偶尔使用的铁锹就可以实现。

虽然很多人认为温暖、阳光充足的地区更适合飞船着陆，但实际上，水冰多的地区更能减少对飞船的伤害。当我们了解火星失去水的所有方式后，我们就会更好地了解火星上剩余的水资源。那么，我们就知道这个星球的水资源有多少可以利用，未来有没有可能成为适合生命生存的星球。