Fully coupled photochemistry of the deuterated ionosphere of Mars and its effects on escape of H and D
本研究使用升级的完全耦合 1D 光化学模型探究火星氘化电离层，发现在所有太阳条件下非热逃逸主导原子 D 流失，总水分流失量达 147-158 m GEL，但仍低于地貌学估计。
2023-06-28 astro-ph.EP
Meridional Transport in the Atmospheres of Earth and Mars
随着我们不断发现类地系外行星，其中许多行星的轨道和行星特征与我们太阳系中遇到的任何行星都截然不同，我们很可能会遇到“奇异”的大气传输过程。作为一个例子，我们展示了从模拟火星的对流运输的分析。这些模拟提供了深入了解地球和火星之间的对流传输的差异，特别是通过冷凝流的作用。地球和火星之间的差异提醒我们，在观测到的类地行星范围内，可能存在各种各样的日冕传输过程。
2015-11-21 astro-ph.EP
A massive primordial atmosphere on early Mars
本研究通过量化彗星物质保留量，估算早期火星原始大气质量下限，表明其表面压力至少为2.9巴，支持重物种增强捕获的模型。
2025-09-12 astro-ph.EP
Annular Modes of Variability in the Atmospheres of Mars and Titan
环形模式解释了地球大气层的大部分内部变化，但从未在其他行星上被发现。使用火星的再分析和泰坦的模拟，我们证明了环形模式是突出的两个世界的大气，解释了各自的可变性的大部分。一种模式描述了火星上喷流的纬度变化，就像在地球上一样，以及泰坦上喷流的垂直变化。另一个描述了三个星球上的中纬度涡动动能脉冲，尽管特征有些不同。我们进一步证明，后一种模式对火星上的区域尘埃活动具有预测能力，揭示了它对了解火星天气的有用性。此外，我们在动态多样的世界中发现了类似的环形变化，这表明它在行星大气中无处不在，为比较行星学开辟了一条新的途径，也为太阳系外大气的表征提供了额外的考虑。
2021-02-20 astro-ph.EP physics.ao-ph
Nonthermal hydrogen loss at Mars: Contributions of photochemical mechanisms to escape and identification of key processes
本研究通过新开发的逃逸概率剖面分析47种光化学机制，明确火星非热氢逃逸的关键过程与占比，为理解火星干涸及金星非热逃逸研究提供参考。
2023-08-24 astro-ph.EP
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
Probing Dust and Water in Martian Atmosphere with Far-Infrared Frequency Spacecraft Occultation
本研究提出利用1-10太赫兹远红外频段的航天器掩星观测，实现对火星大气尘埃的全球、同步温度和尘埃不透明度测量，并指出小卫星星座可监测沙尘暴发展。
2023-09-04 astro-ph.EP
Dynamical phenomena in the Martian atmosphere through Mars Express imaging
本综述基于 Mars Express 可见光图像，系统梳理由云和沙尘揭示的多尺度火星大气动力学特征及其分布与周期。
2024-01-23 astro-ph.EP astro-ph.IM
Comment on 'Radiative transfer in CO2-rich atmospheres: 1. Collisional line mixing implies a colder early Mars'
Ozak等人[2016]声称，在其辐射转移计算中明确包括CO $_2$碰撞线混合（LM）的效应，产生的CO $_2$大气对红外辐射的透明度比使用亚洛伦兹线形状进行光谱计算时更高。这特别意味着早期火星的地面温度（高达15 K）比以前的研究估计的要低得多。在这里，我们表明，Ozak等人[2016]与碰撞线混合效应相关的相对冷却实际上是由于错误选择了加宽物质（空气而不是CO $_2$）。然后，我们计算了纯CO $_2$大气的逐线光谱使用线混合模型开发的自加宽CO $_2$。使用LMD通用模型（在1D辐射对流模式），我们发现，适当的碰撞线混合模型和次洛伦兹线形状的计算导致早期火星地面温度之间的差异小于2开尔文。
2017-11-09 astro-ph.EP
Conservation of Total Escape from Hydrodynamic Planetary Atmospheres
大气逃逸是控制行星演化的关键过程之一。然而，估计逃逸率的任何细节是困难的，因为有许多物理过程有助于总逃逸率。在这里，我们表明，作为能量守恒的结果，总逃逸率从流体动力学行星大气的外流保持亚音速下几乎是恒定的恒星XUV光子通量时，增加逃逸效率从外底水平，符合能量有限逃逸近似。因此，估算行星演化史中的大气逃逸量可以大大简化。
2013-08-02 astro-ph.EP
A Probabilistic Case For A Large Missing Carbon Sink On Mars After 3.5 Billion Years Ago
火星目前有一个稀薄的（6毫巴）二氧化碳大气层。有强有力的证据表明，火星上的古湖泊和河流是由温暖的气候形成的，包括35亿年前（Ga）之后，这表明当时存在着足够厚的二氧化碳大气层，允许温暖的气候。由于火星不再有厚厚的二氧化碳大气层，它一定已经消失了。一种可能性是火星上的CO2已经消失在太空中。如果二氧化碳是氧气逃逸的主要来源，那么火星的氧气逃逸率就足以解释厚厚的二氧化碳大气层的损失。但在这里，使用H同位素比，O逃逸计算和火星表面O汇的量化，我们首次表明，3.5 Ga后从火星逃逸的O必须主要与H2O的损失有关，而不是CO2，因此在过去的3.5 Ga中，>250 mbar的火星CO2不太可能丢失到太空中，因为这样的结果需要非常不利的O损失情况。火星上年轻河流和湖泊的存在可能与有限的CO2损失相协调，如果火星上的陨石坑年表足够不正确，所有明显年轻的河流和湖泊实际上都超过3.5 Ga，或者如果气候解决方案存在于大气CO2压力<250 mbar的火星上持续径流。然而，我们的首选解决方案是协调火星上<3.5 Gya的河流和湖泊与二氧化碳损失到太空的有限潜力，这是火星上一个巨大的，尚未发现的地质碳汇。
2019-12-30 astro-ph.EP
Simultaneous Mars-orbit observations reveal Kelvin-Helmholtz instability-driven bulk atmospheric ion escape
Boston University（波士顿大学）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）；Catholic University of America（美利坚天主教大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；University of Iowa（爱荷华大学）；University of Colorado（科罗拉多大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
该研究借助MAVEN与天问一号的联合观测，证实开尔文-亥姆霍兹不稳定性是火星等离子体云（整体离子逃逸载体）的起源，其离子通量远高于稳态通道，揭示了KHI对无磁行星大气离子逃逸的关键作用。
2026-08-05 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Impact degassing and atmospheric erosion on Venus, Earth, and Mars during the late accretion
众所周知，类地行星的大气层在吸积后期由于撞击、脱气和大气侵蚀而发生了变化。尽管这些过程具有共性，但在金星、地球和火星现今大气中稀有气体和氮的丰度之间存在明显的差距--大约两个数量级。行星表面的元素分配被认为在~ 4Ga的三个行星之间有显著的不同：金星上失控的温室，地球上的碳-硅酸盐循环和海洋形成，以及火星上的CO2-冰和H2O-冰形成。利用数值模式研究了金星、地球和火星吸积后期大气演化中元素分配的影响。我们设定了地球和火星上CO2和H2O分压的上限，这对应于相平衡和碳硅酸盐循环的状态。地球和火星的最终N2质量分别缩小了~40%和~15%。元素分区的效果被认为是不足以重现的差距。对于金星来说，原始大气层在晚期吸积过程中的幸存可能部分地解释了现在的大气层。而在火星上，由于太阳极端紫外线和风引起的大气逃逸也可能影响大气演变。
2018-05-18 astro-ph.EP
Early Mars volcanic sulfur storage in the cryosphere and formation of transient SO2-rich atmospheres during the Hesperian
在先前的论文（Chassefière等人，Icarus 223，878-891，2013），我们已经表明，释放到早期火星大气中的大多数火山硫可能以CO2-SO2包合物的形式被困在冰冻圈中。大量的硫，高达相当于~1巴大气中的SO2，将储存在诺亚冰冻圈中，然后在西方时期，由于二氧化碳压力迅速下降，大量释放到大气中。这将导致形成大型硫酸盐沉积物，主要在西方地形中观察到，而在诺亚纪没有或很少发现硫酸盐。在本文中，我们首先澄清我们以前的工作的一些方面。我们讨论了硫颗粒的较小冷却效应，甚至净变暖效应的可能性。我们指出的事实，CO2-SO2笼形物形成通过一个渐进的富集预先存在的水库CO2笼形物和讨论过程中可能涉及的缓慢形成的SO2丰富的上层冰冻圈。我们发现，在西方突然不稳定的情节可能会产生1000 ppmv的SO2在大气中，并有助于保持水的冰点以上的地面温度。
2016-02-10 astro-ph.EP
ARCO-Mars: A Unified Cloud-Optimized Archive of Mars Atmosphere Reanalysis
University of Michigan, Department of Climate and Space Sciences and Engineering（密歇根大学气候与空间科学与工程系）
提出ARCO-Mars，一个统一的分析就绪云优化数据集，整合三种火星大气再分析产品（EMARS、MACDA、OpenMARS），覆盖火星年24-35，以Zarr v3格式存储于HuggingFace，支持高效云访问，并比较了系统差异。
2026-06-23 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.DB
Did Mars possess a dense atmosphere during the first ~400 million years?
目前还不完全清楚火星是否开始是一个温暖潮湿的星球，朝着今天寒冷干燥的身体进化，或者它一直是寒冷干燥的，只是在其表面上有一些零星的液态水。通过研究火星大气层的最早演化，以及它是稠密而稳定的以维持温暖潮湿的气候，还是稀薄而易受强烈大气逃逸的影响，可以获得这个问题的一个重要线索。我们讨论了潜在的早期火星大气的演变和稳定性的相关方面。这包括太阳EUV通量的演变，形成的时间尺度和挥发性库存的行星，包括火山脱气，影响交付和删除，损失的灾难性脱气蒸汽大气，大气表面的相互作用，热和非热逃逸过程影响任何二次大气。虽然火星在40亿年前（Ga）之前的早期非热逃逸知之甚少，特别是考虑到其古老的内在磁场，对热逃逸过程的研究表明，挥发性输送和火山脱气不能抵消强烈的热逃逸。因此，几巴CO2和H2O或还原条件下的CO和H2的灾难性脱气蒸汽气氛可能在短短几百万年内消失（Myr）。此后，火星可能无法在其最初的约4亿年内建立稠密的次级大气，但可能只是在强烈的火山脱气事件中偶尔拥有大气，可能也包括SO2。这表明，在大约4.1 Ga之前，火星确实可能是寒冷和干燥的。然而，一个密度更大的CO2或CO为主的大气层可能是在之后形成的，但由于非热逃逸过程和封存到地下，后来肯定已经消失了。
2021-02-11 astro-ph.EP physics.ao-ph
Diurnal and Seasonal variations of Gravity Waves in the lower atmosphere of Mars as observed by Insight
本研究利用InSight着陆器的压力数据研究火星低层大气重力波，揭示其日变化、季节变化等特征，探讨了热潮汐高次谐波干涉、风场及地球终结者波类比等多种成因解释。
2025-01-18 astro-ph.EP
Variability in low Mars atmosphere's H$_2$O concentration stimulated by solar cycle activity
本研究利用Mars Express的SPICAM数据，通过Lomb-Scargle Periodogram方法分析2004-2018年火星大气H$_2$O浓度与太阳通量指数的周期性振荡，发现两者存在关联，并提出该方法可用于研究非均匀采样行星大气。
2023-09-11 astro-ph.EP physics.ao-ph
On the escape of CH4 from Pluto's atmosphere
我们采用了一个多物种逃逸模型，开发近太阳系外行星，计算从冥王星的甲烷和氮气的逃逸率。在没有逃逸的情况下，CH 4应该超过N2作为外基以下的优势物种。甲烷的配置文件强烈地依赖于逃逸率，然而，和典型的逃逸率预测冥王星导致一个几乎恒定的混合比低于1%的外底。在这种情况下，CH 4逃逸率仅为N2逃逸率的5- 10%。新视野号/ALICE摄谱仪对CH 4剖面的观测可以限制CH 4逃逸率，并为逃逸模型提供独特的检验。
2015-08-11 astro-ph.EP
Escape and fractionation of volatiles and noble gases from Mars-sized planetary embryos and growing protoplanets
行星胚胎通过相互碰撞形成原行星，这可能导致岩浆海洋的发展。在它们的凝固过程中，大量的地幔挥发性成分可能会被排出。由此产生的H $_2$ O/CO $_2$占主导地位的蒸汽大气可能会失去有效的流体动力学逃逸，由于低重力和高恒星EUV光度。因此，由这些脱气的建筑块形成的原行星可能比以前预期的要干燥。我们的模型的放气和随后的水动力逃逸的蒸汽气氛从这样的胚胎。H的有效流出拖着较重的物质（O、CO $_2$、惰性气体）。考虑到一个太阳质量的恒星可能的EUV演化轨迹的全方位的火星大小的胚胎在不同的轨道距离的逃逸调查。信封通常在几百万年到几十百万年内丢失。此外，我们还研究了对原行星演化的影响，以金星为例。我们研究不同的早期演化方案和约束现实的情况下，通过比较模拟的惰性气体同位素比与观测。从太阳值开始，可以找到一致的同位素比（Ne，Ar）不同的太阳EUV的历史，以及关于初始大气的假设（无论是纯蒸汽或吸积H的混合物）。我们的研究结果通常有利于早期吸积的情况下，少量的吸积H和低活动的太阳，因为在其他情况下，太多的CO $_2$在演化过程中丢失，这是不符合金星目前的大气。重要的问题可能是初始蒸汽气氛被除气的时间和/或CO $_2$的量，该CO的量可能在以后的发展阶段仍被输送。一个晚期的吸积方案只能重现一个高度活跃的年轻太阳的同位素比率，但那时需要非常大的蒸汽大气。
2017-10-27 astro-ph.EP
Anoxic Atmospheres on Mars Driven by Volcanism: Implications for Past Environments and Life
今天的火星没有活跃的火山活动，其大气层是氧化的，主要由CO2和H2O的光化学组成。使用一维光化学模型，我们考虑是否合理的火山气体流量可以切换过去火星大气的氧化还原状态，以减少条件。在我们的模型中，火山气体的总量和比例取决于源熔体的水含量，放气压力和氧逸度。我们发现，在合理的熔融参数下，过去的火星大气（到现在约为3.5 Gyr）很容易达到还原和缺氧的条件，火山活动水平适中，>0.14 km^3/年，完全在先前估计的范围内。与直觉相反的是，我们还发现，更多的还原熔体与较低的氧逸度需要更多的火山活动，以切换古大气从氧化还原。原因是，硫是更稳定的，在这样的熔体和含硫气体的绝对流量较低，超过补偿增加的比例H2和CO.这些结果意味着，古代火星应该经历过缺氧和减少大气的时期，即使通过亚马逊河流域中期，每当火山排气持续在足够的水平。减少缺氧条件可能有助于合成益生元有机化合物，如氨基酸，因此与火星上存在生命的可能性有关。此外，缺氧还原条件应该影响了在表面上形成或从大气中沉积的矿物质的类型，例如元素多硫（S8）作为过去还原气氛的标志。最后，我们的模型使我们能够估计火星历史上沉积的火山源大气硫酸盐的数量，大约为10^6至10^9 Tmol，其分布取决于假设的放气速率历史和岩浆源条件。
2021-03-24 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Perspectives on atmospheric evolution from noble gas and nitrogen isotopes on Earth, Mars & Venus
大气层的组成整合了整个行星体的地质历史。然而，类地行星大气层的长期演化并没有很好的记录。对于地球来说，直到最近，在遥远的过去，只有很少的直接记录大气的成分，而洞察力主要来自地球化学或物理代理和/或大气模型。在这里，我们审查新的陆地样品，导致关键的地球化学示踪剂，即惰性气体和氮的元素和同位素组成的测定的创新方法。这种方法使人们能够通过地质时期来研究大气的演变，并对过去的大气压力和太古代海洋的盐度设定严格的限制。对于火星，我们回顾了目前的知识状态，从分析火星陨石，并从直接测量的组成，目前的大气层的漫游车和航天器。基于这些测量，我们探索火星和地球大气演变的不同模式。对于金星，我们知之甚少，这证明了对专门任务的迫切需要。
2020-03-25 astro-ph.EP
No detection of SO2, H2S, or OCS in the atmosphere of Mars from the first two Martian years of observations from TGO/ACS
在火星大气中探测到硫物质将是火星表面火山放气的有力指标。我们希望确定火星大气中是否存在SO2、H2S或OCS，或者在没有检测到的情况下确定其浓度的上限。我们进行了全面的分析，从大气化学套件仪器的中红外通道的太阳掩星数据，在火星34和35年期间获得的ExoMars微量气体轨道器。对于最佳的灵敏度条件，我们确定1-sigma上限SO2在20 ppbv，H2S在15 ppbv，和OCS在0.4 ppbv;最后一个值是低于任何以前的上限OCS在文献中。我们没有发现任何证据表明这些物种高于3西格玛置信阈值。因此，我们推断，被动火山放气的SO2必须低于2千吨/天。
2021-11-19 astro-ph.EP
Effect of O3 on the atmospheric temperature structure of early Mars
臭氧是地球大气中一种重要的辐射性痕量气体。臭氧的存在可以显著影响大气的热结构，并由此例如云的形成。光化学研究表明，臭氧可以在富含二氧化碳的大气中形成。我们研究臭氧对模拟早期火星大气温度结构的影响。用一维辐射-对流模型，我们计算了1巴二氧化碳大气的温度-压力分布。臭氧剖面是固定的、参数化的剖面。我们改变臭氧层最大值的位置和最大值的浓度。最大值位于上层和中层大气的不同压力水平（1-10毫巴）。结果表明，臭氧对地面温度的影响相对较小。然而，在臭氧浓度大的情况下，行星的臭氧浓度会显著降低。在整个中层和高层大气中，由于强烈的紫外线吸收，引入臭氧后温度会升高。中层大气的这种加热强烈地减少了二氧化碳冷凝区，因此可能形成二氧化碳云。由于臭氧浓度高，整个大气层中二氧化碳云的形成受到抑制。此外，由于中层大气的加热，当臭氧增加时，冷阱位于越来越高的压力下。这导致平流层更加潮湿，因此可能会增加早期火星上的水分流失率。然而，平流层H2O的增加会导致更多的HOx，这可能会有效地破坏臭氧。这一结果强调需要进行一致的气候化学计算，以评估温度结构、水含量和臭氧化学之间的反馈。此外，对流在高臭氧量下被抑制，导致稳定的分层大气。
2015-05-28 astro-ph.EP
Constraints on the Size and Composition of the Ancient Martian Atmosphere from Coupled CO2-N2-Ar Isotopic Evolution Models
今天的火星寒冷干燥，但矿物学和形态学证据表明，古代火星表面存在液态水。为了解释这一证据并评估古代火星的可居住性，人们必须了解古代大气的大小和组成。在这里，我们将约束古代火星大气的耦合，自洽的演变大气中的CO2，N2和Ar在火星上从38亿年前（Ga）到现在的建模。我们的模型追溯了这些物种的丰度和同位素组成的演变所造成的大气逃逸，火山出气，地壳相互作用。使用马尔可夫链蒙特卡罗方法来探索一个合理的参数范围，我们找到了数十万个模型解决方案，重现了现代火星大气。这些解表明，火星大气在3.8 Ga时含有0.3-1.5 bar的CO2和0.1-0.5 bar的N2。全球碳酸盐沉积量决定了古代大气成分。例如，一个约1 bar的CO2古大气与0.2-0.4 bar的N2需要约0.9 bar的CO2沉积在碳酸盐中，主要是在开放的水系统。与联合分析的C，N，Ar同位素，我们细化的相对强度的放气和溅射的约束，导致减少早期地幔的放气来源的指示。我们的研究结果表明，CO2-N2的大气与潜在的H2成分在古代火星是一致的火星的地球化学演化，并可能解释其过去温暖和潮湿的气候的证据。
2023-02-08 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Characterization of a Thick Ozone Layer in Mars' Past
所有三个有大气层的类地行星都支持一定厚度的O3层。虽然目前只有地球的大气层足够大，足以对气候产生重大影响，但我们假设古代火星在火山静止期大气氧化时也可能支持厚厚的O3层。为了表征这样的O3层，并确定其反馈的火星气候的意义，我们采用一个一维逐线辐射对流模型在晴朗的天空条件下耦合到一个简单的光化学模型。大气压力，日照，和O2混合分数的参数空间进行了探索，找到有利于O3形成的条件。我们发现，一个实质性的O3层是最有可能的表面压力为0.3-1.0巴，并可能产生一个O3柱相当于现代地球的O2混合分数接近1%。然而，即使是较薄的O3层，显着的紫外线屏蔽的表面发生随着反馈的能量预算和大气的光化学。特别是，在中层大气中的CO2冷凝被抑制和H2O离解的特性被修改，从一个直接的光解为主的状态类似于现代火星转向一个更像地球的状态控制O（1D）攻击。
2013-03-15 astro-ph.EP
Estimating precipitation on early Mars using a radiative-convective model of the atmosphere and comparison with inferred runoff from geomorphology
我们比较大气降水的估计在火星诺亚-赫斯珀边界3.8 Gyr前计算的大气辐射对流柱模型与径流值估计从地貌分析的树枝状山谷网络放电率。在大气模型中，我们假设CO2-H2O-N2大气的表面压力从20 mb变化到3 bar，输入太阳光度降低到现代值的75%。从山谷网络分析的结果是几毫米d-1的液态水降水量（1.5-10.6毫米d-1，中位数为3.1毫米d-1）的顺序。大气模型的结果要低得多，降雪量约为0.001-1 mm d-1（取决于CO2分压）。因此，大气模型预测的降水量明显低于地貌分析的估计值。此外，全球平均地面温度低于冰点，即径流很可能与降水没有直接联系。因此，我们的研究结果强烈支持一个寒冷的早期火星与情节融雪作为径流的来源。我们的方法受到了大多数不受约束的参数的挑战，例如温室气体丰度、全球气象学（例如云）和行星参数（如影响大气结果的湿度），以及估计古代火星上的排放和径流的固有问题，例如缺乏对渗透和蒸发速率以及洪水时间尺度的了解，这些都会影响地貌数据。尽管如此，我们的工作是结合和解释早期火星大气和地貌研究中应用的定量工具的第一步。
2014-11-19 astro-ph.EP
High-Order harmonics of Thermal Tides observed in the atmosphere of Mars by the Pressure Sensor on the Insight lander
基于 InSight 着陆器高精度压力数据，研究火星热潮并发现超过 24 次的谐波，揭示了奇偶谐波的季节性演化差异及沙尘事件响应，指出高次谐波干涉可产生气象学模式。
2024-08-28 astro-ph.EP physics.ao-ph
Transient reducing greenhouse warming on early Mars
早期火星上存在大量液态水的证据是行星研究中一个长期存在的问题。在这里，我们提出了新的从头算光谱和逐线气候计算的变暖潜力减少早期火星大气。我们发现，CO2-H2和CO2-CH 4碰撞诱导吸收（CIA）的强度以前被大大低估。与之前的预期相反，甲烷在早期火星上可能是一种强大的温室气体，这是因为在250-500 cm^-1的光谱窗口区域内存在CO2-CH 4 CIA。在0.5 bar CO2或更高的大气中，H2或CH 4的百分比水平使年平均地面温度升高数十度，当压力为1.25-2 bar且H2和CH 4为2-10%时，温度达到273 K。火星地壳水蚀后产生的甲烷和氢可能与火山释放的二氧化碳结合，形成这种成分的短暂大气层4.5-3.5 Ga。我们的研究结果还表明，有人居住的系外行星可以在距离其宿主恒星相当远的地方保留表面液态水。
2017-10-01 astro-ph.EP
An evidence of rapid hydrogen chloride uptake on water ice in the atmosphere of Mars
本研究利用ACS仪器同步测量数据，发现火星大气中HCl在无冰高度形成分离气体层，证明HCl在水冰上的非均相摄取是调节火星大气HCl丰度的主要机制。
2023-12-12 astro-ph.EP physics.ao-ph
On Energization and Loss of the Ionized Heavy Atom and Molecule in Mars' Atmosphere
本文基于MAVEN数据与模拟，揭示火星壳层磁场通过使O+离子与超低频波共振而加剧大气逃逸，为火星气候演化提供了新解释。
2024-10-01 astro-ph.EP physics.space-ph
The Response of Planetary Atmospheres to the Impact of Icy Comets III: Impact Driven Atmospheric Escape
School of Physics and Astronomy, University of Leeds（利兹大学物理与天文学学院）；Institute for Astronomy, University of Cambridge（剑桥大学天文研究所）
研究探讨了潮汐锁定行星和类地球大气在彗星撞击下的大气逃逸机制，发现撞击位置影响逃逸率，环流输送对氢气逃逸至关重要。
2026-03-10 astro-ph.EP
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
Suppression of hydrodynamic escape of an H2-rich early Earth atmosphere by radiative cooling of carbon oxides
本研究通过一维流体动力学逃逸模拟，揭示早期地球富氢大气中CO、CO2及其光化学产物（如H2O、OH、H3+）的辐射冷却可显著抑制大气逃逸，使富氢大气寿命延长约一个数量级，并抑制较重分子和惰性气体的逃逸。
2024-11-23 astro-ph.EP
Escape of the martian protoatmosphere and initial water inventory
行星形成的最新研究表明，火星在几百万年（Myr）内形成，并且仍然是一个行星胚胎，从未成长为一个更大的行星。从动力学模型中也可以预期，火星的大部分建筑块都是由在冰线之外的轨道位置形成的物质组成的，这些物质可能含有约0.1-0.2重量。%的水。通过使用这些约束条件，我们估计的星云捕获和灾难性的挥发性物质的含量在固化的火星的岩浆海洋和应用流体动力学高层大气模型的软X射线和极紫外（XUV）驱动的热逃逸的火星原大气在早期活跃时期的年轻太阳的研究。通过求解原行星星云的流体静力学结构方程，计算了从原行星盘被捕获到行星大气中的气体量。根据星云的性质，如尘埃颗粒的损耗因子、星子的吸积率和光度，质量在3 × 10 ^{19} g到6.5 × 10 ^{22} g之间的氢包层可能是从早期火星周围的星云中捕获的。根据前面提到的参数，由于行星的低重力和太阳XUV通量比现在强100倍，我们的研究结果表明，早期火星在星云气体蒸发后，在大约0.1-7.5百万年的快速时期内，将失去星云捕获的氢包层。在早期火星的岩浆海洋凝固后，约50-250 bar H2O和约10-55 bar CO2的灾难性挥发物可能在约0.4-12百万年期间损失，如果与撞击相关的大微行星和小胚胎到行星表面的能量通量持续足够长的时间，蒸汽大气可以防止冷凝。如果不是这样……（续）
2013-08-01 astro-ph.EP
High-Latitude Zonal Jets in the Martian Upper Atmosphere Driven by Non-Orographic Gravity Waves
Sorbonne Université（索邦大学）；École Polytechnique（巴黎综合理工学院）；Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Instituto de Astrofisica de Andalucia（安达卢西亚天体物理研究所）；LATMOS/IPSL（大气、空间和环境研究实验室/地球物理与行星系统研究所）；Université d’Orléans（奥尔良大学）
本文研究了非或ographic 引力波对火星热层的影响，通过火星大气与挥发物演化任务上的中性气体和离子质谱仪风速测量和火星行星气候模型模拟，发现高纬度区域的纬向 jets 由波饱和和风过滤驱动的动量散度引起，表明引力波与均流相互作用可塑造火星高层大气的环流和动力学。
2026-05-20 astro-ph.EP
H$_2$O$_2$-induced Greenhouse Warming on Oxidized Early Mars
在火星早期的氧化环境中存在液态水，这是由最近的火星探索中发现的富锰岩石推断出来的。富锰岩石所暗示的氧化气氛基本上由CO $_2$和H $_2$ O组成，没有任何还原的温室气体，如H $_2$和CH $_4$。然而，到目前为止，人们一直认为，如果没有减少温室气体的存在，早期的火星不可能足够温暖，以维持液态水的存在。在这里，我们提出H $_2$ O $_2$可能是负责加热氧化早期火星表面的气体。我们的一维大气模型表明，只有1 ppm的H $_2$ O $_2$就足以使行星表面变暖，因为它对远红外波长有很强的吸收，其中对于压力为3 bar的CO $_2$大气，地面温度可能达到273 K以上。由于在缓慢凝结条件下的快速光化学生成，潮湿和氧化的大气层预计将在其高层大气中保持足够量的H $_2$ O $_2$气体。我们的研究结果表明，在氧化的早期火星上可能保持着温暖潮湿的环境，从而表明其古老的大气氧化还原状态和可能的水环境之间可能存在联系。
2020-12-22 astro-ph.EP physics.ao-ph
Lifetime of a transient atmosphere produced by Lunar Volcanism
在月球历史的早期，火山释气可能产生了周期性的毫巴级大气（Needham和Kring，2017）。我们研究了相关的大气逃逸过程和这种大气的寿命。热逃逸率作为一个函数的大气质量的温度范围内，包括轻成分，如H2的存在下的效果进行了计算。光化学逃逸和大气溅射计算使用的估计较高的EUV和等离子体通量与早期太阳一致。Vondrak（1974）进行的经常使用的地面Jeans计算不适用于所考虑的大气的规模和组成。我们发现，如果平均外底温度低于350 - 400 K，太阳驱动的非热逃逸可以去除早期CO毫巴级大气约100万年。然而，如果太阳紫外线/极紫外线吸收将高层大气加热到> 400 K的温度，热逃逸越来越主导损失率，考虑到能量有限逃逸，我们估计最小寿命为100年。
2020-11-30 astro-ph.EP
A primordial atmospheric origin of hydrospheric deuterium enrichment on Mars
火星大气水（约6倍标准平均海水，SMOW）的氘氢比（D/H或2 H/1H）高于已知来源，需要行星浓缩。美国宇航局的火星科学实验室探测器Currency最近测量了>3 Gyr粘土的D/H比约为3x SMOW，表明大多数浓缩发生在火星历史的早期。与金星一样，火星的氘/氢富集被认为反映了相对于氘（2 H），1H（protium）优先损失到太空，但大量和早期氢损失的全球环境背景仍有待确定。在这里，我们适用于火星的原始大气演化的最新模型，连接的岩浆海洋的吸积时代与随后的水-海洋时代，并计算氘的行为与观察到的记录进行比较。我们发现，如果火星岩浆海洋在最后与原始大气平衡时发生化学还原，则会产生~2- 3倍的水圈氘富集，使H_2 O-CO_2成为最初的优势物种，并具有少量的H_2 O-CO_2丰度。还原性气体--特别是H2 --会导致温室效应，并阻止岩浆海洋时代后立即冻结的海洋。此外，压力-温度条件足够高，以产生海洋-大气H2O-H2同位素平衡，使得表面H2O相对于H2强烈浓缩氘，其优先吸收氚并从原始大气中逃逸。提出的原始富含氢气的释气和逃逸的情况表明，火星表面的化学条件在火星吸积之后立即有利于生命前化学的持续时间（>百万年）。
2022-09-21 astro-ph.EP
Low-level jets and the convergence of Mars data assimilation algorithms
数据同化是火星大气科学中越来越受欢迎的技术，但其对底层大气模型平均状态的影响尚未得到彻底研究。结果对模式和同化算法选择的鲁棒性也值得进一步研究。我们调查这些问题，使用两个火星大气环流模型（MGCM），特别强调纬向风和温度场。当火星全球探测者热发射光谱仪（TES）的温度反演被吸收到英国时，为了建立火星分析校正数据同化（MACDA）再分析，冬季北半球的低空纬向急流向赤道移动，相对于同一MGCM的自由运行控制模拟减弱。Enhanced火星大气再分析系统（EMARS）的再分析，这也是基于TES温度检索，也表明射流减弱（但较少，如果有任何转变）相对于控制模拟与基础的地球物理流体动力学实验室（GFDL）MGCM。检查更高层次的大气，月平均三维温度和纬向风场一般更好的协议之间的两个再分析比两个控制模拟。结合有关MGCM的物理参数化的信息，各种再分析和控制模拟之间的相互比较表明，总体上EMARS控制运行比MACDA控制运行的偏差更小（相对于火星大气的真实状态）。未来的观察研究的影响进行了讨论。
2021-05-07 astro-ph.EP physics.ao-ph
AEGIS: Differentiable Mars Climate Model with Neural Closures
UC Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
针对现有火星GCM不可微分且难以标定的问题，提出模块化可微分火星气候模型AEGIS，耦合Dinosaur动力核心并支持神经闭合，实现稳定十年模拟，再现二氧化碳循环和表面温度，且梯度可支持物理标定与神经训练。
2026-10-06 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.AI
Evolution of an Early Titan Atmosphere: Comment
土卫六早期大气逃逸，在此期间NH3可以通过光解转化为现在的N2主导的大气，是行星科学中的一个重要问题。最近，Gilliam和Lerman（2014）估计了由地面温度和压力驱动的逃逸，我们发现损失率太大了。他们的模型与Jeans从等温大气中逃逸有关，用于表明仅由表面加热驱动的逃逸将耗尽大气中的N存量，建议泰坦吸积温度为~355 K。因此，他们得出结论，为了保持目前的土卫六大气层，吸积温度必须更低。在这里，我们表明，近地表大气温度基本上是无关的确定从土卫六的大气损失率和逃逸主要是由太阳能加热高层大气。我们还粗略估计了早期太阳系的逃逸率（约10^4 kg/s），这与Atreya等人（1978）提出的NH3转化为N2的时期内可用的氮存量一致。
2015-07-30 astro-ph.EP
Orbit-spin coupling and the circulation of the Martian atmosphere
人们对观测到的火星天气和气候年际变化的物理起源知之甚少。在本文中，我们介绍了一个确定性的物理机制，可以占大部分的季节性和较长的时间尺度上的火星大气环流的变化。我们推导出一个耦合表达式连接轨道和旋转运动，产生一个加速度场随位置和时间的主体上和主体内。空间和时间上变化的加速度可以建设性地或破坏性地干扰由其他手段建立和维持的地球物理流体的大规模流动。这一假说预测了大气环流在季节性和较长时间尺度上的强化和松弛周期，这些周期在很大程度上独立于太阳强迫。假设的预测可以通过数值建模来检验。从火星的大气环流的调查提供的例子来说明所提出的机制的定性特征和定量方面。我们简要地讨论了火星以外的行星的轨道自旋耦合假说的影响和适用性。
2016-05-09 astro-ph.EP physics.ao-ph
Stellar wind effects on the atmospheres of close-in giants: a possible reduction in escape instead of increased erosion
高度辐射的系外行星的大气层被观察到经历流体动力逃逸。然而，由于强大的压力，恒星风可以限制行星大气，减少它们的逃逸。在这里，我们调查在何种条件下，近距离巨星的大气逃逸可能受到其宿主恒星风的巨大压力的限制。为此，我们模拟了在轨道距离（[0.04，0.14] au），行星引力（木星引力的[36%，87%]）和年龄（[1，6.9] Gyr）范围内的行星逃逸。对于这些模拟中的每一个，我们计算这些逃逸大气的冲压压力，并将其与预期的恒星风外部压力进行比较，以确定给定的大气是否受限。我们表明，虽然年轻的近距离巨星应该经历更高水平的大气逃逸，由于更高的恒星辐射，恒星风在年轻时也更强，可能会减少年轻系外行星的逃逸。无论年龄，我们还发现，在我们的参数空间中，总有一个区域的大气逃逸是有限的，最好发生在更高的行星引力和轨道距离。我们调查了一些已知的系外行星的禁闭，并发现其中几个行星的大气层，包括pi Men c，应该受到其宿主恒星风的限制，从而可能阻止高度辐射行星的逃逸。因此，最近报告的π Men c缺乏氢逃逸可能是由恒星风引起的。
2020-03-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Loss and fractionation of noble gas isotopes and moderately volatile elements from planetary embryos and early Venus, Earth and Mars
在这里，我们讨论了目前的知识状态，如何大气逃逸过程可以fracketnoble惰性气体同位素和中等挥发性的岩石形成元素，填充原始大气，岩浆海洋相关的环境，和灾难性的脱气蒸汽大气。不同行星储存库中的同位素和挥发性元素的变化保持了有关大气逃逸，成分甚至吸积物质来源的信息。我们总结了我们的知识，大气同位素比，并讨论了最新的证据，原金星和地球捕获小H $_2$为主的原始大气，失去了EUV驱动的流体动力学逃逸后，磁盘分散。所有相关的热和非热大气逃逸过程，可以压裂各种同位素和挥发性元素进行了讨论。还讨论了大型行星撞击物对早期大气、地壳和地幔的侵蚀。此外，我们还讨论了中等挥发性的元素，如放射性产热元素$^{40}$ K和其他岩石形成元素，如镁，也可以从岩浆海洋，起源于大的行星胚胎和吸积行星的脱气和损失。脱气元素从质量为$\geq$ \，M $_{\rm Moon}$的行星胚胎中逃逸，或者由于逃逸的H原子的流体动力学阻力，这些H原子来自更大质量的胚胎中的原始或蒸汽大气。我们讨论了这些过程如何影响最终的元素组成和比例，如K/U，Fe/Mg的早期行星和它们的积木。最后，我们审查的建模工作，限制金星，地球和火星的早期演变，通过复制他们的测量今天的大气$^{36}$ Ar/ $^{38}$ Ar，$^{20}$ Ne/ $^{22}$ Ne稀有气体同位素比和同位素的作用，对水的损失及其连接到早期火星的氧化…
2020-11-02 astro-ph.EP
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
Modeling the hydrological cycle in the atmosphere of Mars: Influence of a bimodal size distribution of aerosol nucleation particles
我们提出了一个新的实施方案的水文循环计划到火星大气环流模型。该模型包括一个半拉格朗日运输计划的水蒸气和冰，并占微观物理之间的相变。水文方案包括饱和，成核，颗粒生长，升华和沉积的过程下，一个可变的尺寸分布的假设。该计划已被实施到马克斯普朗克研究所火星大气环流模式（MPI-MGCM）和测试假设单和双峰对数正态分布的冰凝结核。我们提出了一个模拟的年度变化，水平和垂直分布的水蒸气和冰云与现有的观测从火星轨道器上的仪器。对气溶胶粒子分布的双模态的解释改善了对年水文循环的模拟，包括预测的冰云质量、不透明度、数密度、粒子半径。增加的数密度和较低的成核率使模拟的云不透明度更接近观测。模拟结果表明，过量的小气溶胶粒子对模拟的水蒸气分布的影响很弱。
2022-01-13 astro-ph.EP physics.ao-ph
Predicted Diurnal Variation of the Deuterium to Hydrogen Ratio in Water at the Surface of Mars Caused by Mass Exchange with the Regolith
火星上的风化层每天都与大气交换水分，这一过程导致了火星表面水蒸气丰度的显著变化。以前的研究主要集中在丰度，最近的现场实验和遥感观测测量大气水的同位素组成。因此，我们的动机是调查大气和风化层之间的同位素水交换，并确定其对大气的氘氢比（D/H）的影响。我们通过求解一个包含风化层吸附、凝结和扩散的传输方程，模拟了水在风化层和风化层-大气交换中的传输。该模型计算在这些过程中的每一个HDO和H2O之间的平衡分馏。吸附中的分馏是由吸附的潜热的差异引起的，而冷凝的分馏是由蒸气压的差异引起的。结合一个简单的整体空气动力学边界层模型，我们模拟了行星表面附近D/H的日变化。我们发现，在赤道和中纬度地区，D/H的日变化可达300 - 1400/mil，在较冷的地区或季节，其幅度更大。其变化主要是由风化层颗粒的吸附和解吸作用驱动的，其日变化趋势表现为清晨下降，白天上升到峰值，午后和傍晚再次下降，追踪着水蒸气从风化层的进出。预测的D/H变化可以用原位测量来测试。因此，我们的计算表明，稳定同位素分析是一个强大的工具，在精确定位风化层大气交换的水在火星上。
2019-05-09 astro-ph.EP
Mars as an Exoplanet: Lessons from a Planet at the Edge of Habitability
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Washington University, St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）；Stanford University（斯坦福大学）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本文通过火星的演化历史，研究行星参数（如大小、质量、大气、日照通量、磁层和撞击历史）对宜居表面条件形成和维持的影响，并总结其对理解系外行星过程（如挥发物输送与损失、光化学、气候演化、倾角强迫、行星架构和内在磁性）的启示，同时评估探测和表征太阳系外潜在火星类似物的最佳方法和前景。
2026-05-28 astro-ph.EP
Less effective hydrodynamic escape of H$_2$-H$_2$O atmospheres on terrestrial planets orbiting pre-main sequence M dwarfs
目前在M矮星周围的宜居带的类地行星可能经历了长期失控的温室条件，因为在其主序前阶段，宿主恒星的光度缓慢下降。因此，它们可能已经失去了大部分的大气层，包括高浓度的水蒸气，这是由于强烈的恒星XUV辐射引起的流体动力学逃逸造成的。然而，大气逃逸率仍然高度不确定，部分原因是缺乏对逃逸外流中辐射冷却效应的了解。在这里，我们进行1-D流体动力学逃逸模拟H $_{2}$ -H $_{2}$ O大气质量为$1M_{\oplus}$的行星上考虑辐射和化学过程，以估计大气逃逸率，并遵循大气演变在早期失控温室阶段。我们发现，由于H $_{2}$ O和化学产物OH、H $_{3}^{+}$的辐射冷却所造成的能量损失，大气逃逸率随H $_{2}$ O/H $_{2}$比值的增大而减小：当H $_{2}$ O/H $_{2}=0.1$为基础值时，H $_{2}$的逃逸率比纯氢大气的逃逸率小一个数量级. H $_{2}$逃逸的时间尺度超过了早期失控温室阶段的持续时间，这取决于初始大气量和成分，表明H $_{2}$和H $_{2}$ O可以在失控温室阶段结束后留下。我们的研究结果表明，在M矮星周围的一些类地行星上可能形成温和的、有海洋的还原环境。
2022-07-14 astro-ph.EP
A Lower Limit of Atmospheric Pressure on Early Mars Inferred from Nitrogen and Argon Isotopic Compositions
我们使用氮和稀有气体的元素和同位素组成来研究火星大气的损失和补充的历史。计算大气层的演变时考虑到各种过程：小行星和彗星的撞击侵蚀和补充、太阳辐射和风引起的大气逃逸、火山脱气和行星际尘埃颗粒的气体沉积。我们的模型再现了火星大气中N和稀有气体（除N2）的元素和同位素组成，从探测任务和火星陨石分析中推断。其他过程，如电离诱导的分馏，这是不包括在我们的模型中，可能会作出很大的贡献，在生产目前的同位素组成。由于猛烈轰击期间的强烈撞击极大地影响了大气质量，大气压力随机演变。虽然稠密的大气层保留了原始的同位素组成，但早期火星上稀薄的大气层受到随机撞击事件和逃逸引发的分馏的严重影响。在大气压力降低后分馏的开始被解释为在较低的大气压力下同位素分馏的时间尺度较短。我们的数值计算结果与火星陨石Allan Hills 84001中记录的古代大气中分馏较少的N（$^15$ N/ $^14$ N）和Ar（$^38$ Ar/ $^36$ Ar）同位素组成的比较，提供了4 Ga的大气压力下限，以保存原始同位素组成。我们得出结论，在4 Ga时，大气压力高于约0.5 bar。
2017-08-13 astro-ph.EP
Hybrid fluid/kinetic modeling of Pluto's escaping atmosphere
预测冥王星高层大气的逃逸率和热结构，为2015年新视野号航天器相遇做准备，对于规划和解释预期的测量非常重要。冥王星的大气层有一个适中的金斯参数，这不符合金斯逃逸的经典定义，即从类地行星逃逸的轻物质，也不符合彗星和某些系外行星的流体动力外流。一段时间以来，有人提出冥王星位于缓慢的流体动力逃逸区域。使用混合流体/分子动力学模型，我们以前证明了该模型的典型实现未能正确描述太阳能最小条件下高层大气的适当温度结构。在这里，我们使用一个时间相关的求解器，使我们能够将这些模拟扩展到更高的加热速率，我们检查流体模型中，牛仔裤一样的逃逸表达式用于上边界条件。我们将这些与加热条件下的大气混合模拟进行比较，加热条件大致代表太阳能最低和平均条件，因为这些支架条件预计在新地平线遭遇。虽然我们发现逃逸率与以前估计的慢流体力学逃逸模型，大致符合能量有限逃逸，我们的模型产生了一个更广泛的大气层与较高的温度大致符合最近的观测CO。这样一个扩展的大气层将受到卡戎的影响，并将影响冥王星的相互作用与太阳风在新地平线遇到。由于我们以前已经表明，这样的模型可以缩放，这些结果有影响的建模系外行星大气层的能量有限逃逸近似经常使用。
2013-06-07 astro-ph.EP
CO+ first-negative band emission: A tracer for CO in the Martian upper atmosphere
最近，搭载在火星大气和挥发物演变N（MAVEN）卫星上的成像紫外光谱仪（IUVS）观测到了火星高层大气中的CO $^+$第一负带临边发射。我们的目标是探索火星高层大气中的光化学过程，这驱动了这一波段的发射。建立了一个光化学模式，研究了火星高层大气CO $^+$第一负带发射（B $^2Σ^+ \rightarrow$ X $^2Σ^+$）的激发过程。CO $_2$和来自两种不同模型的CO的数密度分布，即，利用火星气候数据库（MCD）和火星全球电离层-热层（MGIT）资料，确定了该带辐射的临边强度。在MCD和MGIT模型中，CO密度分别增加4倍和8倍，模拟的CO $^+$第一负带临边强度分布与IUVS/MAVEN观测结果一致。在这种情况下，该带发射的强度显著地由太阳光子和光电子对CO的电离决定，并且CO $_2$的解离电离的作用可以忽略不计。由于CO是COPDMATHABMM（B $^2Σ^+$）的主要来源，我们建议利用观测到的CO $^+$第一负带发射强度反演150 km以上高度的火星高层大气CO密度。
2020-05-19 astro-ph.EP physics.space-ph
A nitrogen-rich atmosphere on ancient Mars consistent with isotopic evolution models
火星大气中氮同位素的比例是制约火星大气演化的关键因素。然而，由于溅射和光化学过程造成的大气损失，预计重同位素的富集程度大于测量值。一个大规模的，多酒吧早期的二氧化碳为主的大气和最近的火山出气已被提出来解释这种差异，许多以前的模型已经假设大气氮迅速达到稳定状态，损失到空间平衡火山出气。在这里，我们使用随时间变化的模型表明，火星大气中氮的丰度和同位素组成可以用一系列进化情景来解释，在这些情景中，氮的初始分压足够高，无法达到稳定状态，氮水平逐渐下降到今天的值超过40亿年。我们的解决方案不需要一个多酒吧早期的CO2大气，并与火山出气地质测绘和大气中的36 Ar/38 Ar比表示一致。包括这些情景的蒙特卡罗模拟估计，在38亿年前形成山谷网络时，N2的分压为60 - 740毫巴（90%置信度，中值为310毫巴）。我们认为，如此高的氮分压可能对早期火星的变暖有很大的贡献。
2022-02-10 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
