Diurnal and Seasonal Mapping of Martian Ices With EMIRS
本文利用EMM探测器上的EMIRS数据，监测了近一个火星年内火星表面冰的昼夜与季节性演化，揭示了赤道CO2霜在夜间后半段出现并于日出时升华的过程。
2023-06-27 astro-ph.EP
Seasonal melting and the formation of sedimentary rocks on Mars, with predictions for the Gale Crater mound
提出了火星上沉积岩形成和分布的模式。速率限制步骤是由雪或冰的季节性融化提供液态水。该模型是在O（10^2）mbar的纯CO2大气、尘雪和太阳光度降低23%的情况下运行的。在这些条件下，雪只在赤道附近融化，并且只有当赤道度>40度，离心率>0.12，近日点出现在春分点附近时才会融化。火星过去自旋轨道参数的概率分布的0.01-20%满足熔化的这些要求。总的熔融产物足以解释沉积岩的水蚀变。季节性融雪的模式是集成在所有的自旋轨道参数和观察到的分布相比，沉积岩。全球范围内的融雪分布在水手谷、子午线平原和盖尔火山口有最大值。这些对应于沉积岩分布的最大值。更高的压力和特别是更高的温度导致在更宽的自旋轨道参数范围内熔化。火星上的沉积岩模式与火星的古气候最为一致，火星的古气候很少产生足够的融水来沉淀含水胶结物和硬化沉积物。结果表明，融雪的不稳定性和长期的全球干燥间隔，对火星上过去的生命不利。这个模型为盖尔陨石坑的火星科学实验室漫游者做出了可测试的预测。盖尔陨石坑预计是火星上融雪的半球最大值。
2012-05-28 astro-ph.EP physics.geo-ph
Planet Four: A Neural Network's Search For Polar Spring-time Fans On Mars
从轨道上可以看到的黑色沉积物在春季出现在火星南极地区。这些被认为是由爆炸性的二氧化碳气体射流冲破融化的季节性冰盖形成的，携带着灰尘和污垢，然后沉积在冰上成为黑色的“斑点”，或者被表面风吹成条纹或“风扇”。我们研究了机器学习（ML）方法，用于自动识别高分辨率成像科学实验（HiRISE）卫星图像中的这些季节特征。我们设计了深度卷积神经网络（CNN），使用Planet Four生成的目录进行训练和测试，Planet Four是一个在线公民科学项目，绘制了南极季节性沉积物。我们通过将CNN的结果与ISODATA（迭代自组织数据分析技术）聚类的结果进行比较来验证CNN，正如预期的那样，CNN在预测季节性沉积物的区域和划定其边界方面都明显优于Planet Four发现的结果。我们发现CNN和ISODATA都不适合预测季节性风扇的来源点和方向，这是公民科学方法的优势。CNN在交叉验证指标中与行星四表现出良好的一致性，并在HiRISE图像中检测到一些在行星四目录中遗漏的季节性沉积物; CNN预测的季节性沉积物的总面积比行星四目录大27%，但这方面在每个图像的基础上变化很大。
2022-10-17 astro-ph.EP
Yearly and seasonal variations of low albedo surfaces on Mars in the OMEGA/MEx dataset: Constraints on aerosols properties and dust deposits
使用OMEGA近红外数据集研究了暗火星表面特征光谱特性的时间变化。分析期间涵盖两个火星年，从2004年初到2008年初（包括2007年的全球尘埃事件）。辐射转移模型表明，低到中纬度黑暗地区的明显的辐射变化与火星探测漫游者从地面同时测量的大气尘埃的光学深度变化所产生的变化是一致的。我们只观察到一些可归因于表面现象的显著的微扰变化。它们是小规模的，位于明亮和黑暗区域之间的边界。然后，我们研究了气溶胶的平均粒径的变化，利用观测到的暗区光谱的演变之间的1和2.5 μm。总的来说，我们发现，所观察到的光谱斜率的变化与气溶胶的平均粒径随时间变化在1和2 μm之间是一致的。利用不同太阳天顶角的观测，可以确定不同高度的气溶胶层的特征，揭示气溶胶的颗粒大小随着高度的增加而减小。
2011-03-17 astro-ph.EP
Seasonal thaws under mid-to-low pressure atmospheres on Early Mars
针对早期火星黯淡年轻太阳悖论，本研究利用ESTM模型和EOS辐射传输代码，发现1.3-2.0巴CO₂主导的大气在合适轨道参数下可产生季节性融化，中等含量CH₄可拓宽其参数空间。
2023-10-10 astro-ph.EP
Planet Four: Probing Springtime Winds on Mars by Mapping the Southern Polar CO$_2$ Jet Deposits
火星南部季节性极地CO $_2$冰帽的春季升华过程，在融化的冰盖顶部出现了黑色的扇形沉积物。风扇材料可能来自冰盖下的表面，通过CO $_2$喷流冲破季节性冰盖而上升。一旦灰尘和污垢被释放到大气中，这些物质可能会被表面风吹成从轨道上可见的黑色条纹。这些风扇的位置，大小和方向记录了一些重要的参数，以量化季节性风和升华活动，这是火星上现存地质变化的最重要因素。我们目前的结果，这些南极季节性球迷与行星四在线公民科学项目的系统映射。Planet Four招募公众绘制轨道图像中可见的季节性风扇的形状，方向和大小。超过80，000名志愿者为行星四项目做出了贡献，审查了221张来自火星勘测轨道器的HiRISE（高分辨率成像科学实验）相机的图像，这些图像是在火星29年和30年期间在南部春季拍摄的。我们提供了行星四的概述，并详细介绍了将多个志愿者评估结合在一起以生成$\sim$ 40万南极季节性粉丝的高保真目录的过程。我们提出的结果，从分析的风向在几个地点监测HiRISE在两个火星年，提供新的见解极地表面风。
2018-10-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Seasonal Variability of the Daytime and Nighttime Atmospheric Turbulence Experienced by InSight on Mars
洞察号任务具有连续高频高灵敏度压力测量的特点，是研究火星活跃大气湍流的理想位置。在1.25火星年期间获得的数据使我们能够研究湍流的季节演变及其日周期。我们调查的旋涡（突然的压力下降），局部湍流（频率范围0.01-2赫兹）和非局部湍流往往造成的对流细胞和羽流（频率范围0.002-0.01赫兹）。与非本地湍流相反，本地湍流在所有本地时间和季节对环境风都非常敏感。随着北方秋季的到来，我们报告了许多值得注意的事件：白天漩涡的壮观爆发，夜间漩涡的出现，以及夜间局部湍流的发展，与白天一样强烈。在这个多尘季节，夜间湍流似乎是一个较强的低空急流，产生剪切驱动的湍流和较弱的稳定性相结合的结果。
2021-10-29 astro-ph.EP physics.ao-ph
Seasonal Water "Pump" in the Atmosphere of Mars: Vertical Transport to the Thermosphere
我们目前的模拟结果与马克斯普朗克研究所的大气环流模式（MPI-MGCM）实施水文循环计划。模拟揭示了一个季节性的水“泵”机制负责向上输送的水蒸气。这一机制发生在近日点南半球60 $^\circ$以上的高纬度地区，此时纬向环流的上升分支特别强。平均垂直通量与太阳潮汐引起的变化相结合，有利于水在约60公里处穿过“瓶颈”。然后，赤道环流将水输送到全球各地的北半球。由于气溶胶环流的强度受到空气尘埃的严格控制，沙尘暴期间热层中的水丰度强烈增加。
2019-04-12 astro-ph.EP physics.geo-ph physics.space-ph
Seasonal Performance Evaluation of a Hybrid PV-Wind-Battery Power System for a Mars Base
本研究评估了火星基地混合光伏-风能-电池电力系统在季节变化和沙尘暴下的性能，发现单套系统可支持六人基地覆盖火星表面32.1%，三套扩展至51.7%，并在全球沙尘暴期间维持24个FLSW站点运行。
2024-12-25 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.SY
Prospects for Mapping Temporal Height Variations of the Seasonal CO2 Snow/Ice Caps at the Martian Poles by Co-registration of MOLA Profiles
我们研究的可行性和证明的优点，使用火星轨道器激光高度计（MOLA）的配置文件，以检索季节性的高度变化的CO2雪/冰帽在火星的极地地区，通过应用一个共同注册策略。本文对位于残留南极帽上的研究区[85.75°S，86.25°S，300°E，330°E]进行了原型分析。我们的方法包括重新计算MOLA足迹坐标与更新的火星全球勘测者（MGS）星历和修订后的火星旋转模型。再处理后的火星南极MOLA数据集（南纬78°），然后自我注册，形成一个连贯的参考数字地形模型（DTM）。我们共同注册的重新处理的MOLA配置文件的片段的自我注册的MOLA参考DTM，以获得时间的高度差异，无论是足迹或交叉。随后，两步区域伪交叉调整（RPCA）的过程中提出并应用于后校正上述时间的系统偏差和其他残留误差的时间高度差。这些伪交叉由纵断面对形成，纵断面对不一定相交，但通过下层DTM连接。最后，CO2雪/冰的时间高度变化是通过中值滤波这些后校正的时间高度差。推导的高度变化时间序列的精度为~4.9 cm。峰间高度变化估计约为2 m。此外，在南方春季还观测到一个以Ls=210°为中心的约0.5m量级的“坑”（瞬时高度积累）。所提出的方法开辟了在整个火星北极和南极地区绘制季节性二氧化碳雪/冰高度变化的可能性。
2021-09-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
Detection and Quantification of Volatiles at Mars using a multispectral LIDAR
我们提出了一个概念，使用偏振敏感的多光谱激光雷达映射的季节性分布和交换的挥发性物质之间的水库的火星表面和大气。激光雷达仪器将是一种多波长、高度分辨、主动近红外（NIR，1.6微米左右有10个波段）仪器，用于测量行星表面和大气层后向散射辐射的反射强度和偏振。拟议的仪器将非常适合于前往火星的飞行任务，以全面调查挥发物和气溶胶的性质和季节分布。调查将包括大气尘埃和浓缩挥发物的丰度、表面和云/气溶胶颗粒的大小和形状、冰和尘埃粒子的微观物理学以及在极地昼夜多次飞越期间大气化学的变化。这种仪器对于测绘和探测最近在火星极地地区探测到的CO2霜冻现象以及H2O和CO2降水事件是理想的。在这里，我们讨论了这种仪器的适用性，以检测和映射最近发现的升华/沉积“模式翻转”布朗等人。（2016）使用火星侦察轨道器上的CRISM被动红外传感器。
2016-12-21 astro-ph.EP
Dynamical regimes of polar vortices on terrestrial planets with a seasonal cycle
极涡是环绕在中高纬度极地的常见行星气流，在大多数太阳系的行星大气中都可以观测到。地球、火星和土卫六上的极涡在动力学上与平均纬向环流有关，并表现出明显的季节循环。然而，极涡的特征在三颗行星之间有所不同。为了了解影响极涡动力学和行星参数依赖性的机制，我们使用了一个理想化的大气环流模型，其中我们改变了行星的旋转速度，旋转速率和轨道周期。我们发现，有不同的制度，极涡的季节性循环的参数空间。一些制度与观测到的极涡有相似之处，包括在隆冬期间以缓慢的旋转速度减弱极涡，类似于泰坦的极涡。然而，在参数空间中发现的其他区域在太阳系中没有对应的区域。此外，我们表明，对于一个显着的部分参数空间，涡的位涡纬向结构是环形的，类似于火星和土卫六上观测到的极涡结构。我们还发现了一个抑制风暴活动在隆冬，类似于抑制在火星和地球上观察到的，这发生在模拟的喷气速度大于~60毫秒$^{-1}$。极涡动力学机制的多样性与观测到的极涡有相似之处，这表明在系外行星中，极涡可能存在广泛的变化。
2022-02-25 astro-ph.EP physics.ao-ph
Diurnal temperature variations and migrating thermal tides in the Martian lower atmosphere observed by the Emirates Mars InfraRed Spectrometer
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；LMD/IPSL, Sorbonne Université, PSL Research Université, École Normale Supérieure, École Polytechnique, CNRS（巴黎文理研究大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；NASA Ames Research Center（美国国家航空航天局艾姆斯研究中心）；Mohammed Bin Rashid Space Centre（穆罕默德·本·拉希德航天中心）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；University of Aberdeen（阿伯丁大学）；United Arab Emirates University（阿联酋大学）；Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本研究利用EMIRS覆盖一个完整火星年的温度廓线，揭示火星低层大气日温变化及全日、半日和三分之一日热潮汐的季节与纬度特征，并评估PCM第6版模拟改进。
2025-10-21 astro-ph.EP
The pre-perihelion activity of dynamically new comet C/2013 A1 (Siding Spring) and its close encounter with Mars
我们使用Swift上的紫外线-光学望远镜系统地跟踪动态新彗星C/2013 A1（Siding Spring）接近太阳。这颗彗星的观测距离是从4.5天文单位的近日点到1.4天文单位的近日点。根据我们的观测，我们估计，在最接近火星的过程中，水的产生速率为1.5 +/- 0.3 x 1 E28分子/秒，气体的峰值输送速率在4.5-8.8 kg/秒之间，总共有3.1-5.4 x 1 E4 kg彗星气体输送到火星。季节和演化对彗星核的影响决定了塞丁泉彗星近日点前的活动。在2.46-2.06 AU之间突然增加的水产量表明在昏迷中冰颗粒升华的开始，可能是由CO2驱动的。随着彗星离太阳越来越近，彗星核产生的水的相对贡献增加，而CO2的产生率下降。彗星活动的变化可以用二氧化碳的消耗来解释，但彗星的高质量损失率表明它们也可能反映了原子核中的原始不均匀性。
2015-02-25 astro-ph.EP
3D Modelling of the climatic impact of outflow channel formation events on Early Mars
火星的特点是由灾难性的地下水引起的地表洪水，形成了大量的外流通道，可能在西方时代改变了气候。特别是，据推测，这些事件可能引发了大量降雨，并导致后期山谷网络的形成。我们提出的3-D全球气候模式模拟的结果再现了短期和长期的气候影响的范围广泛的外流通道形成事件在寒冷的古代火星条件下。我们发现，这些事件中最强烈的事件（水体积高达10 $^7 $ km $^3$，并在温度高达320开尔文时释放）不能引发长期的温室效应全球变暖，无论外部条件如何有利（例如湿度和季节）。在任何情况下，在任何大气压下的外流通道形成事件都不能在$^{\circ}$ N以下的纬度产生降雨或显著的融雪。在长期，$\sim $ 45 $^{\circ}$和大气压力$>$ 80毫巴的结晶度，我们发现，湖冰（流出事件后迅速形成）是通过升华和绝热冷却机制逐步向南输送。与此同时，只要最初的水库没有完全升华，冰沉积物仍然存在于西Echus Chasma高原地区，在那里已经观察到与流出通道形成事件同时发生的水文活动的迹象。然而，由于冰的高度膨胀使火星温度更低，季节性太阳强迫产生的融雪很难实现。
2017-01-26 astro-ph.EP
Delivery of organics to Mars through asteroid and comet impacts
鉴于快速的光分解和光降解，最近在火星地下和大气中发现的有机物可能是在地质学上最近的时期提供的。可能的母天体是C型小行星、彗星和行星际尘埃粒子（IDP）。使用不同的方法，估计粉尘沉降率在$0.71$和$2.96 \times 10^6$ kg/yr之间（Nesvorny等人，2011年，Borin等人，2017年，Crismani等人，2017年）;假设碳含量为10%（Flynn，1996年），这意味着IDP碳通量为$0.07 - 0.3 \times 10^6$ kg/年。首次计算了小行星和彗星撞击产生的碳通量。为此，我们对火星上的撞击率进行动态模拟。我们使用N体积分器RMVS/Swifter从太阳和八大行星的当前位置传播它们。我们分别将彗星和小行星作为无质量的测试粒子添加到模拟中，基于它们当前的轨道要素，得出火星撞击率为$4.34\times10^{-3}$彗星/百万年和3.3小行星/百万年。我们估计，彗星撞击火星产生的全球碳通量为$\sim 0.013 \times 10^{6}$ ~kg/年，在一个数量级内，而小行星产生的碳通量为$\sim 0.05 \times 10^6$ ~kg/年。这些值分别对应于Nesvorny等人（2011）、Borin等人（2017）和Crismani等人（2017）估算的IDP碳通量的$\sim 4-19 \%$和$\sim 17-71 \%$…
2018-03-08 astro-ph.EP
Diurnal Variations of Lee Wave Clouds on Mars using Emirates eXploration Imager (EXI)
Mohammed Bin Rashid Space Centre (MBRSC)（穆罕默德·本·拉希德航天中心）；Department of Applied Physics and Astronomy, College of Sciences, University of Sharjah（沙迦大学理学院应用物理与天文学系）；Sharjah Academy for Astronomy, Space Sciences and Technology, University of Sharjah（沙迦大学沙迦天文、空间科学与技术学院）
本研究利用EMM航天器EXI仪器观测数据，分析了火星年36期间背风波云的日分布与频率，发现50个事件并在特定季节下午时段达峰值，揭示了其季节性和本地时间依赖性。
2025-10-31 astro-ph.EP astro-ph.IM
Impact of solar EUV flux on CO Cameron band and CO2+ UV doublet emissions in the dayglow of Mars
本研究的目的是做一个计算的两个最常用的太阳EUV通量模型-SOLAR 2000（S2 K）的\cite{Tobiska04}和EUVAC模型的\cite{Richards94} -的光电子通量，体积发射率，离子密度和CO卡梅隆和CO $_2^+$紫外双峰带日辉发射在火星上的三个太阳活动条件：最低，中等，最大的影响。计算的肢体强度配置文件进行了比较SPICAM/火星快车和水手观测。用分析产额谱（AYS）方法计算了火星高层大气中的光电子通量。利用主离子-中性反应计算了激发三重态a $^3Π$态的主要离子和CO分子的密度。本文计算了火星上不同观测条件（Viking条件、Mariner和Mars Express SPICAM观测）下CO Cameron和CO $_2^+$ UV双重谱带的体积发射率。在低太阳活动条件下，S2 K模式计算的日辉强度比EUVAC模式高出$\sim$ 40%.在高太阳活动期间，由于EUVAC模型中250 nm以下的EUV辐射通量较高，因此EUVAC模型计算的强度略高于S2 K模型计算的强度（$\sim$ 20%）。在不考虑太阳活动的情况下，当采用S2 K模型时，由于CO $_2$的光解离激发而产生的Cameron带要高出约50%.发现CO Cameron和CO $_2^+$ UV双峰带的峰边亮度高度与太阳EUV通量模型无关。CO Cameron和CO $_2^+$…
2011-10-18 astro-ph.EP physics.space-ph
Dust aerosol, clouds, and the atmospheric optical depth record over 5 Mars years of the Mars Exploration Rover mission
尘埃气溶胶在火星大气的行为和演变中起着重要作用。火星探测漫游者数据的前五个火星年提供了两个地点的灰尘负荷的前所未有的记录。这一记录有助于确定这些地点的大气特征，并作为轨道观测的地面实况。大气消光光学厚度已来自太阳图像校准和校正后随时间变化的灰尘，已积累在相机窗口。记录包括本地，区域和全球范围的沙尘暴。与同期热红外资料的比较表明，沙尘气溶胶的大小有显着的变化，在北部夏季的有效半径为1 μm，在沙尘扬升事件开始时的有效半径为2 μm。太阳经度（LS）20-136°周期的特征还在于机会号站点存在卷状云，特别是在LS=50和115°附近。除了水冰云，水冰雾也可能存在，二氧化碳云可能在季节早期出现。尘埃不透明度的变化对每个站点的能量平衡都很重要，并与日照的季节性变化一起控制Spirit站点的尘暴频率。
2014-03-17 astro-ph.EP physics.ao-ph
Has the impact flux of small and large asteroids varied through time on Mars, the Earth and the Moon?
在过去的3 Ga内太阳系的冲击通量通常被假定为随时间的推移是恒定的。然而，在主带的小行星解体事件可能是负责陨石坑尖峰在过去的2 Ga的地月系统。我们在这里调查的521个直径大于20公里的火星撞击坑的小陨石坑的记录的撞击物的大小频率分布的可能变化。我们发现，49个陨石坑（出521）对应于完整的陨石坑人口的这种规模的形成在过去的600马。我们在火星上的研究结果表明，在过去的600 Ma中，小型（> 5米）和大型小行星（> 1公里）的通量是耦合的，彼此之间没有变化。分析了地球和月球上大陨石坑的现有数据集，并与我们在火星上的结果进行了比较。在地球上，我们推断出一组撞击坑的形成位置，由于板块构造重建，并表明在奥陶纪时期，约470 Ma前，形成的一组陨石坑似乎是一个保存偏见。在月球上，陨石坑年龄信号的后期增加可能是由于用于确定这些撞击日期的不确定校准方法（即月球撞击喷出物中的岩石丰度），其他校准与恒定的陨石坑产生率一致。我们的结论是耦合的陨石坑的生产率之间的陨石坑大小的陨石坑和直径下降到100米的内太阳系。这与将小行星送入跨行星轨道的传统模式是一致的：亚尔科夫斯基效应缓慢地将小行星解体产生的大碎片推向轨道共振，而较小的碎片则通过碰撞级联被磨碎。这表明过去小行星分裂对D > 100 m的陨石坑率的影响有限或不存在。
2021-12-31 astro-ph.EP
Pacing Early Mars fluvial activity at Aeolis Dorsa: Implications for Mars Science Laboratory observations at Gale Crater and Aeolis Mons
火星历史早期的撞击流比今天高得多，因此沉积序列包括许多埋藏的陨石坑。结合撞击物通量模型，对掩埋陨石坑数量的观测可以限制沉积速率。利用火山口-河流相互作用的频率，我们发现在Aeolis Dorsa的净沉积速率\lesssim为20-300 μm/年。这就为诺亚纪-西斯佩里纪过渡期河流活动所跨越的总时间间隔设定了1- 1500万年的下限。我们预测盖尔陨石坑的土丘（埃奥利斯山）至少需要10-100百万年的积累，这是由火星科学实验室测试。
2012-07-28 astro-ph.EP physics.geo-ph
A Study of Dust and Gas at Mars from Comet C/2013 A1 (Siding Spring)
虽然彗星C/2013 A1（赛丁泉）的彗核将在2014年10月安全通过火星，但彗发和尾部的尘埃将更接近火星。使用彗星尘埃的动力学模型，我们估计的影响。根据我们的名义模型，预计不会对火星产生影响。放宽我们的标称模型参数，对于半径大于10 μm的颗粒，注量不大于~10^-7颗粒/m^2。火星轨道航天器不太可能受到大的尘埃颗粒的影响，但火星可能会受到多达10^7粒，或约100公斤的尘埃。我们还估计了彗星彗发中常见的撞击气体分子的通量。
2014-08-13 astro-ph.EP
Testing a new model of local wind erosion and dust deposition on field campaign data in Morocco. Adaptation of the model for Mars
全球和中尺度模型代表火星上的背景（缓慢变化）风，但短时间尺度风的变化没有明确表示。该模型可用于更准确地模拟火星上的风摩擦、风摩擦阈值、水平风沙通量和垂直风沙通量。本文在Zender \cite{Zender}模型的基础上，提出了一种基于\cite{Zender}模型的数据挖掘模型。它包括不同的阈值风摩擦估计方法，并考虑了大气电场对沙尘上升过程的影响。在2013-2014年摩洛哥实地活动中获得的数据上对地球参数化模型进行了测试（Esposito等人，）\cite{Esposito}，\cite{Esposito2}。利用野外实测的风速、风向、气温、气压、空气的湿度、太阳辐射和地表粗糙度等输入，模拟了风摩擦、风摩擦阈值、水平风沙通量和垂直沙尘通量。同样的输入应该由火星上的DREAM设备测量（除了表面粗糙度长度，可以根据Hebrard \cite{Hebrard}的方法估计火星）。模拟值与实验值吻合较好。该模型适用于火星条件，并应用于海盗号着陆器的数据。针对火星参数化的局部风蚀和灰尘沉积模型可以用于1）分析局部着陆器/漫游器数据，2）用于MGCM（火星全球环流模型）的局部参数/输入（如阈值风摩擦速度、沙和灰尘通量）的来源。
2020-07-21 astro-ph.EP physics.ao-ph
Modeling and Analysis of Main-Belt Asteroidal Dust Flux and Velocity Distribution at Inner Planets
Planetary Sciences Division, Physical Research Laboratory（物理研究实验室行星科学部）；Department of Physics, Indian Institute of Technology Gandhinagar（印度戈达纳加尔理工学院物理系）
本文通过N体模拟研究小行星尘在内太阳系的动力学演化，量化了火星、金星和水星的尘流量，并分析了撞击速度分布及其对行星表面改造的影响。
2026-05-12 astro-ph.EP
The effects of crustal magnetic fields and solar EUV flux on ionopause formation at Mars
我们研究了火星电离层顶使用的数据库中的6,893电离层顶探测超过11年的MARSIS（火星先进雷达地下和电离层探测）实验。电离层顶，在这项工作中，被定义为一个陡峭的密度梯度，出现在MARSIS远程探测电离图作为一个水平线在频率低于0.4兆赫。我们发现电离层顶的平均高度为$363 \pm 65$ km。我们还发现，电离层顶高度对太阳天顶角的依赖性很弱，并随太阳极紫外（EUV）通量在年和太阳周期时间尺度上变化。此外，我们的研究结果表明，非常少的电离层被观察到时，在400公里的地壳场强大于40 nT。强烈的地壳磁场作为微型磁层，改变了太阳风的相互作用，阻止了电离层顶的形成。
2019-08-29 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.space-ph
Mars in the aftermath of a colossal impact
从火星陨石中推断出的火星地幔中高度亲铁元素（HSE）的丰度意味着晚单板（LV）质量增加约0.8wt%，具有广泛的铁磁性成分。一个有差异的谷神星大小（直径约1000公里）的天体对火星的后期吸积可以解释部分必要的LV质量，而地质年代学的限制表明，这必须发生在不晚于大约1000年。4480 Ma.在这里，我们分析的结果，假设的LV巨大的影响，火星与平滑粒子流体动力学模拟与分析理论。结果表明，一般来说，撞击物的金属核心大约有50%破碎成约10米的碎片，随后在再吸积时破碎成亚毫米的金属冰雹。与正面碰撞和撞击后逃逸的碰撞相比，这将返回一个有希望的HSE进入火星地幔的传递;在这两种情况下，<10%的撞击物核心材料被破碎并最终嵌入火星地幔。来自火星陨石的同位素证据，以及对大气测绘数据的解释表明，在早期诺亚纪（公元前200年）可能存在全球地表水水库。4100Ma）。因此，毫米大小的金属冰雹可以与火星水圈反应，产生约3巴的H2，这足以作为温室并保持火星早期的温暖。然而，我们也发现这种气氛是短暂的。根据早期太阳的极紫外线（EUV）通量，它的寿命通常短于300万年;如果太阳是一个缓慢的旋转体，那么较弱的EUV通量可以将其寿命延长到> 1000万年。密集的前诺亚时期的CO2大气应该会降低氢通过红外辐射的逃逸效率。一个更详细的流体动力学大气模型，这个早期的氢大气是必要的，以检查其对前诺亚火星的影响。
2019-06-21 astro-ph.EP
The Production of Small Primary Craters on Mars and the Moon
我们使用观测到的地球火球的年通量来模拟火星和月球上小（D < 100 m）初级陨石坑的初级陨石坑产生。从流星直径的大小频率分布（SFD），适当的速度分布，火星和月球，我们能够重现火星和月球陨石坑计数测时系统（等时线）的斜率和大小。我们包括一个火星大气模型，占流星的减速，消融和碎片。我们发现，大气层的细节或流星的碎片不会强烈影响我们的结果。大气过滤造成的陨石坑SFD的下降预计发生在D ~ 10-20 cm处，远低于火星全球勘测者（MGS）火星轨道器相机（MOC）或火星侦察轨道器（MRO）上下文相机（CTX）探测到的新陨石坑分布的下降。在火星上的Zunil陨石坑和月球上的North Ray陨石坑的喷出物毯上进行的陨石坑计数产生了与我们的模型相似的斜率和年龄（分别为~1 Ma和~58 Ma）的陨石坑SFD，表明在这些时间段内这些天体的平均陨石坑率一直是恒定的。由于我们的蒙特卡罗模拟表明，现有的陨石坑年表系统可以应用于年轻的表面使用月球和火星上的小陨石坑，我们的结论是，从二次陨石坑等时线的信号必须相对较小，因为我们的蒙特卡罗模型只产生主陨石坑。
2013-09-11 astro-ph.EP
Recurrent Solar Energetic Particle Flux Enhancements Observed near Earth and Mars
2016年8月1日至11月15日期间，日球层中存在共转相互作用区（CIR）和一些弱的日冕物质抛射（CME）。在这项研究中，我们显示了在此期间在地球（1 AU）和火星（1.43-1.38 AU）附近观察到的周期性高能电子和质子增强。地球附近的观测使用ACE、SOHO和SDO上仪器的数据，而火星附近的观测则使用MAVEN上的SEP、SWIA和MAG仪器。在此期间，在地球和火星附近观测到的高能电子通量在四个太阳自转周期中表现出显著的周期性增强，主要周期为~27天和~13天。MARSIS/MEX观测到火星雷达信号的周期性中断/减弱，这与太阳高能电子增强有关。在此期间，一个弱的CME和高速流（HSS）相关的行星际激波可以与CIR相互作用，并增强1.43-1.38 AU附近的高能质子通量，因此，质子通量的27天周期在1.43-1.38 AU显着减弱。这些事件也会对火星顶侧电离层造成意想不到的影响，例如MAVEN上的LPW和NGIMS观测到的顶侧电离层耗尽和压缩。这些观测是独特的，不仅因为在两个有利位置看到的电子增强的重复性，而且因为它们揭示了弱CME和行星际激波对火星电离层的意外影响，这为CME-HSS相互作用对火星等离子体环境的影响提供了新的见解。
2020-10-08 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Seasonal and Lunar month periods observed in natural neutron flux at high altitude
空气氡浓度测量是研究地球物理效应的一种有效手段，但它对场地地质条件、风、通风、空气的湿度等地球物理和小气候过程非常敏感。相反，通过测量热中子通量来监测土壤中的氡浓度可以减少环境效应。本文报道了4300米高空天然热中子通量和空气氡浓度及其变化的一些实验结果。这些结果是用位于阿尔戈-北京实验大厅内的无屏蔽热中子闪烁探测器和氡监测器获得的。这些变化与太阴月和1年周期的相关性无疑得到了证实。目前正在研究一种由全球探测器网络提供的地震预报方法。
2016-05-18 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
Escape and evolution of Mars' CO2 atmosphere: Influence of suprathermal atoms
用蒙特卡罗模型，我们调查了火星大气中的热氧和碳的逃逸在其历史上的四个时间点对应于1，3，10和20倍，目前的太阳EUV通量。我们研究和讨论了热层中热氧和碳原子的不同来源以及它们随着EUV通量的变化而变化的重要性。由于更高的EUV通量导致的更高密度而导致的生产率的增加与热层的膨胀和相应的碰撞增加相竞争。我们发现，由于光解离的逃逸随EUV能级的增加而增加。然而，对于通过一些其他反应的逃逸，例如~ O $_2^+$的解离复合，这仅在EUV水平达到当前EUV通量的10倍之前是真实的，并且然后速率开始降低。此外，我们的研究结果表明，火星在诺亚纪末期不可能有稠密的大气层，因为这样的大气层直到今天才能够逃逸。在前诺亚时代，大部分的岩浆海洋和火山活动相关的脱气CO $_2$大气可能已经失去了热，直到诺亚时代，当非热损失过程，如超热原子逃逸成为主导。因此，早期的火星在前诺亚纪时期可能是炎热潮湿的，在行星起源后的前3亿年期间，表面CO $_2$压力大于1巴。
2019-11-07 astro-ph.EP physics.space-ph
Delivery of DART Impact Ejecta to Mars and Earth: Opportunity for Meteor Observations
本研究通过模拟DART撞击抛射物的动力学，发现其抛射物可能在7至13年内到达火星和地球，为流星观测提供了预测和特征信息。
2024-08-30 astro-ph.EP
Seasonal variation of Saturn's Lyman-$α$ brightness
本研究利用Cassini/UVIS观测数据，通过多元回归和辐射传输模型分析土星莱曼-α昼辉的季节变化，发现氢光学厚度的季节趋势与光化学模型预测一致，但时间变幅远超模型预期。
2024-07-12 astro-ph.EP physics.space-ph
Non-thermal escape of molecular hydrogen from Mars
我们提出了一个详细的理论分析的非热逃逸的分子氢从火星引起的碰撞与热原子氧从火星日冕。为了准确描述O + H $_2(v,j)$碰撞中的能量转移，我们对态-态弹性、非弹性和反应性截面进行了广泛的量子力学计算。H $_2$分子的逃逸通量的评估使用简化的一维柱模型的火星大气与现实的大气气体密度和热氧生产率的低太阳活动条件。考虑到O $_{2}^{+}$离子解离重组中产生的高能O原子，得到H $_2$的非热逃逸通量的平均密度为$1.9\times10^5$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$。预测的振转分布的逃逸H $_2$被发现包含一个显着的分数较高的旋转状态。虽然发现H $_2$分子的非热逃逸速率低于Jeans通量，但HD和D $_2$的非热逃逸速率显著高于其各自的Jeans速率。H $_2$不同分子同位素的非热逃逸通量的精确值对于分析火星大气的演化具有重要意义。所描述的分子喷射机制是通用的，并且预期有助于H $_2$和其他轻分子从行星、卫星和系外行星体的大气逃逸。
2011-12-04 astro-ph.EP physics.chem-ph physics.space-ph
Impact inducted surface heating by planetesimals on early Mars
我们调查的早期火星表面上的大星子和小行星胚胎的影响，早期蒸汽大气，暴露于年轻的太阳的高软X射线和EUV通量的流体动力学逃逸。撞击统计的数量，质量，速度和角度的小行星撞击到早期的火星上是通过n体积分确定的。基于这些统计数据，平滑粒子流体动力学（SPH）模拟结果估计能量转移到行星表面材料和相应的表面加热。对于大气逃逸率的估计，我们采用了软X射线和EUV吸收模型和1-D高层大气流体动力学模型的岩浆海洋相关的灾难性脱气蒸汽大气与表面压力值为52巴H2O和11巴CO2。估计的撞击率和早期火星表面的能量沉积可以解释大量的加热。能量流入和转化为内能的速度很可能足以使浅层岩浆海洋在较长时间内保持液态。较高的地面温度使脱气的蒸汽大气以蒸汽形式保持更长的时间，因此在其形成后约0.6百万年内增强了其逃逸到太空中。
2014-05-22 astro-ph.EP
An Accurate Flux Density Scale from 1 to 50 GHz
我们开发了一个厘米波长天文学的绝对通量密度尺度相结合的VLA确定的行星火星和一组潜在的校准器与火星的鲁迪热物理发射模型，调整到绝对规模的WMAP之间的准确的通量密度比。射电源3C 123、3C 196、3C 286和3C 295在1至50 GHz之间的所有频率下，每世纪的变化小于5%，因此适合作为通量密度标准。我们提出了多项式表达式的光谱通量密度，有效的从1到50 GHz，根据频率的绝对精度估计在1-3%。在四个源中，3C 286是最紧凑的，并且具有最平坦的光谱指数，使其成为建立光谱通量密度标度的最合适的对象。源3C 48、3C 138、3C 147、NGC 7027、NGC 6542和MWC 349在各种时间尺度上显示出显著的变异性。对于3C 48、3C 138和3C 147，为1983年至2012年的17个观测日期中的每个日期开发了光谱通量密度的多项式系数。金星、天王星和海王星也包括在我们的观测中，我们在相同的频率范围内获得了它们的亮度温度。
2012-11-06 astro-ph.EP astro-ph.IM
Inferring changes to the global carbon cycle with WOMBAT v2.0, a hierarchical flux-inversion framework
二氧化碳（CO $_2$）和其他重要温室气体从地表到大气层的自然循环因人类的影响而不断变化。这些变化需要量化，以了解气候变化及其影响，但这是很难做到的，因为自然通量发生在大的空间和时间尺度。为了推断通量的趋势，并确定通量季节性周期的相移和幅度变化，我们构建了一个通量反演系统，该系统使用一种新的空间变化的时间序列分解的通量，同时还适应物理约束的通量。我们将这些特征纳入用于示踪气体的贝叶斯同化的Wollongong方法（WOMBAT，Zammit-Mangion等人，地球科学模型开发，15，2022），一个分层通量反演框架，为基础模型中的所有未知量产生后验分布。我们应用的新方法，我们称之为WOMBAT v2.0，混合的卫星观测CO $_2$摩尔分数从轨道碳观测站-2（OCO-2）卫星和直接测量CO $_2$摩尔分数从各种来源。我们估计了2015年1月至2020年12月发生的CO $_2$通量的变化，并将我们的后验估计与基于对所涉及物理过程的自下而上理解的替代方法的估计进行了比较。我们发现大量的通量的趋势，包括热带生态系统的趋势，从净源到净汇的CO $_2$在研究期间。我们还发现，全球生态系统CO $_2$通量的季节循环幅度在研究期间增加了0.11 PgC/月（增加8%），并且北温带和北寒带地区生态系统CO $_2$通量的季节循环在一年中提前了0.4-0.7天和0.4-0.9天，分别为2…
2022-10-19 astro-ph.EP physics.ao-ph stat.AP
The environmental effects of very large bolide impacts on early Mars explored with a hierarchy of numerical models
我们使用一个层次的数值模型（3-D全球气候模型，1-D辐射对流模型和2-D地幔动力学模型）来探索早期火星大气，表面和内部的巨大影响的环境影响。使用1-D和3-D气候模拟相结合，我们表明，在火星上记录的最大的影响事件的环境影响的特点是：（一）短的影响引起的温暖期;（二）少量的水的水文循环;（三）洪水式降水;和（四）降水模式，是不相关的观测区域的山谷网络。我们表明，Segura等人2012年预测的撞击引起的稳定失控温室状态在物理上是不一致的。我们证实了Segura等人2008年和Urata & Toon 2013年的结果，即水冰云可以显着延长撞击后温暖期的持续时间，甚至云覆盖率低于Ramirez & Kasting 2017年的预测。然而，这种方案适用的云微物理特性范围非常窄。使用2-D地幔动力学模拟，我们发现，大的影响可以提高近地表的内部热通量高达几百毫瓦/米$^2$（即高达$\sim$ 10倍的环境通量）数百万年在撞击坑的边缘。然而，这样的内部热通量不足以保持火星表面高于水的熔点。我们的数值结果支持Palumbo & Head 2018的预测，即非常大的撞击引起的降雨可能导致陨石坑退化并形成平滑的平原，可能会消除以前可见的表面形态历史。这样的热液也可能导致形成的水蚀变产物的诺亚时代的地形。
2020-04-08 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Modelling the long-term impacts of artificial warming on the Martian water cycle and surface ice distribution
Astera Institute（阿斯特拉研究所）；University of Chicago（芝加哥大学）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
研究通过模型分析人工升温对火星水循环和冰分布的影响，指出升温后大气水蒸气增加，云反馈效应导致温度变化，但需更多数据支持可行性。
2026-03-02 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Solar Magnetic Configuration Control over Radiation Belt Electrons
Northumbria University（诺森比亚大学）；University College London, Mullard Space Science Laboratory（伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Johns Hopkins University, Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
该研究挑战外辐射带季节变化源于局地几何效应的传统观点，证实冕洞太阳风的周期性重现及其阿尔文特性驱动外辐射带电子通量变化，建立了太阳与磁层多尺度动力学的统一框架。
2026-11-02 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
