一种新的化学yabovip2021反应:ExoMars轨道飞行器发现了新的气体,并追踪火星上的水分流失

exoMars观察火星氛围中的水

exoMars观察火星氛围中的水。信用:esa

海盐嵌在尘土飞扬的表面火星并倾斜进入地球的大气已经导致氯化氢的发现 - 首次esa-roscosmos外痕痕量气体轨道器检测到新的气体。航天器还提供有关火星如何失去水的新信息。

MARS勘探中的一个主要探索正在寻找与生物或地质活动相关的大气气体,以及了解地球的过去和目前的水查库存,以确定火星是否有可居所,如果任何水库都可以访问未来的人力探索。今天发表的exoMars团队的两个新结果科学的进步揭示了一类全新的化学,并进一步了解季节性变化和表面大气相互作用,yabovip2021作为新观察背后的驱动力。

一个新的化学yabovip2021

“我们首次在火星上发现了氯化氢。这是第一次在火星大气中检测到卤素气体,并代表了一个需要了解的新的化学循环,”凯文·奥尔森说牛津大学他是这项发现的主要科学家之一。

氯化氢气体,或HCl,由氢和氯组成原子。火星科学家一直在寻找含氯或含硫气体,因为它们可能是火山活动的指示器。但氯化氢观测的性质——它同时在很远的地方被探测到,而且缺乏其他可能来自火山活动的气体——指向了一个不同的源头。也就是说,这一发现表明了一种全新的表面大气相互作用,这种相互作用是由火星上的尘埃季节驱动的,此前从未被探索过。

在与地球上看到的过程非常相似的过程中,氯化钠形式的蒸发海洋的盐和嵌入火星的尘土飞扬的表面中的盐 - 通过风提升到大气中。阳光温暖造成灰尘的气氛,以及从冰盖中释放的水蒸气升起。咸粉尘与大气水反应以释放氯,然后将其与含氢的分子反应以产生氯化氢。进一步的反应可以看到氯或盐酸氯- 灰尘返回表面,也许是高氯酸盐,一类由氧气和氯制成的盐。

“你需要水蒸气来释放氯,你需要水的副产品氢来形成氯化氢。水在这种化学反应中起着关键作用,”凯文说。yabovip2021“我们还观察到灰尘的相关性:当灰尘活动加剧时,我们看到更多的氯化氢,这一过程与南半球的季节性加热有关。”

氯化氢探测火星年度

数据图显示了火星大气中氯化氢的测量值,这是由esa - roscosmoexomars微量气体轨道器上的大气化学套件(ACS)收集的。yabovip2021探测结果也得到了辅助仪器“火星发现最低点和掩星”的证实。以棕色/橙色梯度表示2018年全球沙尘暴。图中显示了测量的时间(太阳经度)和行星纬度的位置。资料来源:Korablev等(2021年)

该团队在2018年的全球沙尘暴期间首次发现了这种气体,观察到它同时出现在北半球和南半球,并目睹了它在季节性沙尘期结束时惊人地迅速消失。他们已经在研究下一个沙尘季节收集的数据,发现HCl再次上升。

“看到我们的敏感仪器令人难以置信,看看火星大气中的敏感仪器,”大气化学套件仪器的主要调查员Oleg KorableV“,”发现了发现。yabovip2021“我们的分析将氯化氢气体的产生和衰落与火星表面联系起来。”

需要广泛的实验室测试和新的全球大气模拟,以更好地了解基于氯的表面大气相互作用,以及在火星的持续观测中,以确认HCL的崛起和下降是由南半球夏天驱动的。

“火星大气中第一家新痕量气体的发现是痕量气体轨道特派团的主要里程碑,”ESA的ESA的ESA的散发轨道工程科学家。“This is the first new class of gas discovered since the claimed observation of methane by ESA’s Mars Express in 2004, which motivated the search for other organic molecules and ultimately culminated in the development of the Trace Gas Orbiter mission, for which detecting new gases is a primary goal.”

上升的水蒸气为气候演变提供了线索

除了新的气体之外,痕量气体轨道采用曲线正在炼制我们对火星如何失去水的理解 - 这是与季节性变化有关的过程。

液体水曾经认为在火星的表面流过,这在古老的古老山谷和河流渠道的众多例子中证明了。今天,它大多被锁在冰盖上埋地地下。今天,火星上仍然有水以氢和氧的形式从大气中泄漏出来。

了解潜在含水储层的相互作用及其季节性和长期行为是了解火星气候演变的关键。这可以通过研究水蒸气和“半重”水(其中一个氢原子被一个氘原子取代,氘原子是氢的一种形式,外加一个中子)来完成。

“氘氘是氢比,D / H是我们的计时器 - 一种强大的公制,告诉我们火星上的水历史,以及随着时间的推移水分流失如何发展。由于屈光痕量气体轨道器,我们现在可以更好地了解和校准该天文表并测试火星上的潜在新水库,“Geronimo Villanueva说美国国家航空航天局他是这项新研究结果的主要作者。

“随着痕量气体轨道器,我们可以观察水同位素的路径,因为它们以前没有细节的水平升起。以前的测量仅提供了整个大气深度的平均值。这就像我们之前只有2D查看,现在我们可以探索3D的大气,“Nadir的主要调查员Ann Carine Vandaele,Nadir和Mars Discovery(Nomad)艺术的透明度被用于这项调查。

ExoMars观测到火星大气中有水

ESA-Roscosmos Exomars痕量气体轨道器研究水蒸气及其组件,因为它通过大气层升起并进入空间。通过特别地以氢气与其较重的对应氘的比例看,可以跟踪水损失的进化。信用:esa

新的测量结果显示,随着水位从原来的位置上升,D/H随海拔高度和季节的急剧变化。“有趣的是,数据显示,一旦完全vapourised水,它主要是显示一个普通半重型大型浓缩水,和一个D / H比值大于6倍地球的火星上所有水库,确认大量的水已经失去了随着时间的推移,”朱利亚诺说里的美国大学和美国宇航局戈达德太空飞行中心和调查的首席科学家之一。

火星氛围中的水季节性变异


北半球(上)和南半球(下)的水(左)和D/H(右)的季节性变化,这是由ESA-Roscosmos ExoMars示踪气体轨道飞行器上的火星最低点和掩星仪(NOMAD)确定的。
观察到水在区域和全球沙尘暴期间达到大于80公里的高海拔,并在南夏的发作(标有拉丁语,渴望渴望/攀登/攀登)。在杆子和中部大气中的较冷温度导致水的分馏和D / H的表观降低。然而,当水完全腐败时,它表现出地球海洋的六次强烈富集,确认大量的水随着时间的推移已经失去了空间。
信用:Villanueva等(2021)

2018年4月和2019年4月期间收集的exoMars数据还显示了三种情况,这些情况加速了大气中的水分损失:2018年1月的全球沙尘暴,一项短但激烈的区域风暴,以及夏季南极冰帽的水释放与季节性变化相关联。特别值得注意的是南夏期间水蒸气的羽流,可能会在季节性和每年的基础上将水注入上层大气中。

ExoMars是如何研究大气层的

图形示出了将由外部痕量气体轨道器使用的三种观察模式的简单表示(不缩放)。在Nadir模式(左),航天器直接看着从火星的表面和大气层反射的阳光下。在肢体模式(中心),它在大气中排放的火星地平线看起来。在太阳掩星模式(右)中,仪器通过气氛朝向太阳点,观察不同的大气成分如何吸收太阳的光线。信用:ESA / ATG MEDIALAB

与其他航天器在内的其他航天器的未来协调意见,专注于高层大气,将为火灾年度的水演变提供互补的见解。

“火星上的变化季节,特别是南半球的相对炎热的夏天似乎是我们新观察结果背后的动力,例如增强的大气防水和与氯化氢的检测相关的粉尘活动,我们看到在两个最新的研究中,“增加了哈兰。“痕量气体轨道运动员观察使我们能够像以前一样探索火星氛围。”

参考:

“瞬态火星大气中盐酸”奥列格•Korablev凯文·s·奥尔森,亚历山大•Trokhimovskiy弗兰克勒费弗,弗兰克Montmessin,安娜·a . Fedorova Michael j . Toplis胡安Alday,丹尼斯•a . Belyaev安德烈Patrakeev, Nikolay,行长伊格纳提夫即Ignatiev Alexey诉Shakun Alexey诉眼镜,卢西奥巴乔,Irbah Abdenour,局长Gaetan拉康姆猪,尤里·s·伊万诺夫,Shohei青木,伊恩·r·托马斯·弗兰克•Daerden Bojan Ristic,贾斯廷·t·欧文Manish Patel吉安卡洛·贝鲁奇,乔斯- Lopez-Moreno范戴勒和安c .,2021年2月10日,科学的进步
DOI:10.1126 / sciadv.abe4386

“Water heavily fractionated as it ascends on Mars as revealed by ExoMars/NOMAD” by Geronimo L. Villanueva, Giuliano Liuzzi, Matteo M. J. Crismani, Shohei Aoki, Ann Carine Vandaele, Frank Daerden, Michael D. Smith, Michael J. Mumma, Elise W. Knutsen, Lori Neary, Sebastien Viscardy, Ian R. Thomas, Miguel Angel Lopez-Valverde, Bojan Ristic, Manish R. Patel, James A. Holmes, Giancarlo Bellucci, Jose Juan Lopez-Moreno and NOMAD team, 10 February 2021,科学的进步
DOI: 10.1126 / sciadv.abc8843

论文基于ACS和Nomad仪器收集的数据,欧安科罗斯科斯氏症展示痕量气体轨道器轨道轨道轨道轨道。

即将到来的纸张“火星第35季尘埃期间火星大气中的HCL季节性重新出现”K. Olsen等人已被接受出版天文学和天体物理学

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