Survey of remnant seasonal water ice patches at southern polar Mars
该研究普查 HiRISE 图像并结合 MCD 模拟，考察火星南极季节性冰盖消退后残留冰斑块的分布、存续与升温条件，认为宏观液态水极不可能存在，但或可形成纳米级界面预熔水层。
2023-06-07 astro-ph.EP
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
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
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
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
A modern-day Mars climate in the Met Office Unified Model: dry simulations
我们介绍了气象局统一模型（UM）的结果，这是一个世界领先的气候和天气模型，适用于模拟干燥的火星气候。我们详细介绍了适应的基本parameterisation和分析结果，从两个模拟，一个与辐射活性矿物尘埃和一个与辐射惰性尘埃。这些模拟演示了灰尘的辐射效应如何加速风，并在沙尘季节创造一个中等高度的等温层。我们通过与已建立的火星模型，气象动力学行星气候模型（PCM）的比较来验证我们的模型，在季节性风和温度分布中找到了很好的一致性，但在预测的尘埃质量混合比和两极条件中存在差异。这项研究验证了UM在火星大气中的使用，强调了地球大气环流模型（GCM）的适应如何有利于现有的火星GCM，并为我们开发新的火星气候模型的下一步提供了见解。
2023-02-01 astro-ph.EP physics.ao-ph
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
Cold, dry, windy, and UV irradiated -- surveying Mars relevant conditions in Ojos del Salado Volcano (Andes Mountains, Chile)
本期《天体生物学》的特别论文集概述了位于智利北部阿塔卡马沙漠前安第斯山脉的奥霍斯德尔萨拉多火山的特点和未来勘探的潜力。与其他地点相比，该地点的主要好处是强烈的紫外线辐射，永久冻土的存在和干燥地形中的地热活动。有限的雪事件和风之间的相互作用导致雪块埋在干燥的土壤表面下。这导致了短暂的水流，只在白天流动。在这座火山上，有迄今为止报道的最高的地下温度监测系统，永久冻土的季节性融化之后是快速渗透事件。这是由于这些土壤的高孔隙度。结果是强风塑造的地貌。在这个地方，温泉和湖泊（后者是由融化的冰形成的）都为生命提供了栖息地;一个6480米高的湖泊被火山活动加热，显示出温暖和寒冷的沉积物，其中含有许多不同的微生物物种，包括嗜冷菌。在永冻土融化的地方，融化池在5900米处形成，主要由拟杆菌和变形菌门的种群，而在池塘沉积物和永冻土本身中，酸性细菌，放线菌，拟杆菌，Patescibacteria，变形菌和Verrucomicrobia丰富。反过来，铁醇显示存在嗜酸性铁氧化剂和铁还原物质。尽管Ojos del Salado的极端条件，但该网站很容易访问。
2020-05-29 astro-ph.EP
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
Behaviors of Martian CO2-driven dry climate system and conditions for atmospheric collapses
本研究利用纬度分辨能量平衡模型，揭示火星CO2驱动干燥气候系统在低轴倾角（约10度以下）时发生大气坍缩，其气候解依赖轨道参数、太阳光度及可交换CO2总量，且宜居条件仅限于高纬度夏季。
2024-11-11 astro-ph.EP
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
Dust aerosols above the south polar cap of Mars as seen by OMEGA
利用2005年OMEGA/Mars Express在近红外（1-2.65 μm）波段获得的南半球季节性气冠观测资料，确定了火星南半球高纬度大气尘埃的时间演化。在不同的太阳天顶角和一个EPF序列上的观测结果表明，CO2冰表面2.64 μm饱和吸收带的反射率主要是由于季节性冠层上方大部分地方气溶胶散射的光。我们已经绘制了总光学厚度的尘埃气溶胶在近红外以上的火星南部季节帽从仲春到初夏的时间分辨率范围从一天到一个星期和几公里的空间分辨率。南部常年帽上方的光学深度是在覆盖南部春季和夏季的较长时间范围内确定的。一个恒定的尘埃气溶胶的光学特性是一致的OMEGA观测在分析期间。在小的水平和时间尺度上观察到光学深度的强烈变化，部分对应于移动的尘埃云。2005年机遇号观测到的晚夏尘埃不透明度峰值传播到南极，与仲春观测到的相反。这可能与这个季节在南半球高纬度地区循环的富含水冰的云清除灰尘的证据有关。
2011-03-04 astro-ph.EP
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
Shock vaporization/devolatilization of evaporitic minerals, halite and gypsum, in an open system investigated by a two-stage light gas gun
干燥的湖床可能构成火星上巨大的挥发性水库。超高速撞击古代干燥的湖床会影响火星上挥发性物质的分布。我们发展了一种新的实验方法来研究开放系统中碳酸盐矿物（石盐和石膏）对冲击波的响应。这种技术不会导致气枪操作中的化学污染。该技术被称为双阀方法，枪系统位于日本千叶工业大学行星探测研究中心。我们检测到的蒸发岩盐在31 GPa和脱挥发分石膏在11 GPa，这表明，影响引起的挥发性释放从干燥的湖床周期性地发生在火星的历史。岩盐沉积物的蒸发可能促进了高氯酸盐的产生，高氯酸盐在火星上随处可见。石膏中的水分流失可能解释了盖尔陨石坑中共存的硫酸钙类型。
2019-06-10 astro-ph.EP
Formation of recurring slope lineae on Mars by rarefied gas-triggered granular flows
在火星赤道最温暖的斜坡上观察到了被称为循环斜坡线的活跃暗流。线的形态，组成和季节性表明液态水在其形成中的作用。然而，内部和大气水资源似乎不足以维持所观察到的斜坡活动。实验证据表明，在火星表面的低气压下，气体可以向上流动，通过多孔的火星土壤，由于表面区域被太阳加热的热蠕变，并扰乱小颗粒。在这里，我们提出的数值模拟表明，这样一个干燥的过程，涉及泵的稀薄气体在火星土壤中，由于温度的差异可以解释形成的经常性的斜坡线。在我们的模拟中，太阳照射，其次是阴影显着降低了休止角，由于所产生的临时温度梯度在阴影的地形，并导致流在中间的坡度角。模拟流的位置是一致的观察到经常性的斜坡线，开始在粗糙和抱石地形与当地的阴影在土壤中。我们认为，这种干雪崩过程可以解释火星上反复出现的斜坡线的形成，而不需要液态水或CO2霜冻活动。
2018-02-14 astro-ph.EP
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
Water ice at low to midlatitudes on Mars
在本文中，我们分析了水冰的发生在火星表面使用近红外观测，我们研究它们的分布与气候模式。在45 ° S和50 ° N之间的纬度被考虑。来自矿物、水、玻璃和活动观测站和火星小型侦察成像光谱仪的数据被用来评估作为位置和季节函数的地表水冰的存在。一个建模方法相结合的1-D和3-D版本的大气环流模型的气象动态Jussieu的开发和成功的观测相比。在当地的秋季、冬季和早春，在白天，在朝向极点的斜坡上观察到2 - 200 μ m厚的冰沉积。在南半球，冰延伸到纬度13 °，但仅限于纬度高于32 °的北部。在一个给定的斜坡上，在地面上的冰观测的模式主要是由大气水（降水和蒸汽）的全球变化控制，与当地的地面特性发挥较低的作用。只有季节性的地表冰被观测到：没有发现暴露的常年地表冰。然而，表面的季节性冰是敏感的地下属性：在这项研究中提出的结果是一致的，最近发现的低纬度地下冰通过分析CO2霜。
2011-03-01 astro-ph.EP
Monitoring Atmospheric Dust Spring Activity at High Southern Latitudes on Mars using OMEGA
本文介绍了火星27年春季南极地区大气尘埃的监测结果。我们的目标是帮助确定在大气中的灰尘浓度显示特定的时间模式，例如高，可变的，并在上升，由于提升或运输机制的区域。这种识别与季节性冰回归有关。在对前人结果进行唯象检验的基础上，提出了南极区气溶胶活动起源的假说。这一点至关重要，因为在这一区域产生的局部沙尘暴有时会发展成全球性的规模。不
2013-11-07 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
Most super-Earths formed by dry pebble accretion are less massive than 5 Earth masses
我们从自洽的尘埃增长模型研究了岩石行星的形成。特别是，我们的目标是计算一个岩石行星的最大核心质量，可以维持一个薄的H-He大气，以解释开普勒的大小分布的第二个峰值。我们通过冰线内的卵石吸积来模拟行星的生长。卵石通量计算自洽尘埃生长通过求解对流扩散方程为代表的灰尘大小。包括粉尘在水冰线上的凝结、漂移、破碎和升华。光盘的演变计算$α$光盘从中央恒星的光蒸发。行星是从一个月球质量的胚胎中通过硅酸盐卵石的吸积和气体的吸积而成长起来的。我们分析了不同初始椎间盘质量、$α$粘度、椎间盘金属含量和胚胎位置的影响。最后，我们计算了由于蒸发造成的大气质量损失。我们发现，在冰线内，破碎屏障决定了卵石的大小，这导致不同的圆盘粘度不同的行星生长模式。在冰线内的卵石隔离质量通常衰减到低于5 M $_{\oplus}$的值在第一个百万年的磁盘演变，限制核心群众的价值。在计算了大气质量损失后，我们发现核心在$\sim$ 4 M $_{\oplus}$以下的行星大气层被完全剥离，少数4-5 M $_{\oplus}$核心保留着稀薄的大气层，使它们处于开普勒尺寸分布的间隙/第二峰值。总的来说，我们发现岩石行星只在低粘度盘（$α\lesssim 10^{-4}$）中形成。当$α\geq 10^{-3}$时，岩石天体不会超过火星质量。干卵石吸积最典型的结果是质量从火星到$\sim$ 4 M $_{\oplus}$的类地…
2020-10-06 astro-ph.EP
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
Martian gullies: Produced by fluidization of dry material
火星上的沟壑是在1999年被发现的，从那时起，出现了几种假说试图解释这些沟壑的存在。主要的假设是那些建议，一些液体，水或二氧化碳，负责模拟冲沟和那些建议干流作为建模代理。本研究的目的是提出火星冲沟形成的另一种假设机制，我们的模型认为火星冲沟是由于撞击坑、高原和其他地貌结构的斜坡上沉积的物质的流化过程而形成的。这种流态化是由以雪的形式沉积的二氧化碳冰的升华引起的，这是由于每日和季节性的温度变化。我们还提出了一个实验模拟的结果。结构类似于火星冲沟再现使用空气喷射机制，作为气体CO2的替代品，在沙质斜坡。计算了实验流和火星冲沟流的雷诺数，发现它们是同一量级的，而水流的雷诺数要高得多，考虑到火星目前的环境条件，从我们的结果可以看出，这种机制是可能的模拟剂火星冲沟。所提出的模型的两个最重要的特点是：a）它提供了一个简单的解释，如何经常性的流化事件发生在同一个地方，一个必要的复发形成的沟壑，提供了一个充电机制的系统后，每一个流化事件，和b）它认为形成的沟壑可能，即使在角度小于休止角。模型的这些特点解决了现有理论中存在的这两个问题。
2010-06-29 astro-ph.EP
Angle of repose of Martian wet sand using discrete element method: Implication for the seasonal cycle of recurring slope lineae(RSL) by relative humidity
火星相对湿度的季节循环表明，在南部和北部的RSL站点，湿度随着RSL的增加而减少，而在衰落季节湿度较高。我们认为，RSL的重现性是由湿颗粒和干颗粒之间的不同的响应角。2DDEM模拟表明，当液桥体积与颗粒体积之比为10^{-7}量级时，由于粘聚力的作用，火星沙的休止角可以增加到~40 °，这一点靠近RSL起始区附近的斜坡。因此，如果这一数量的液体桥是由水蒸气的潮解或毛细冷凝产生的，并且如果水在湿度和温度循环之后蒸发，火星沙子可以在RSL斜坡上引发雪崩。当谷物再次湿润时，沙尘在RSL上沉积，这可能是RSL消失和下一季谷物补给的机制。在我们的模型中，由于液体间接诱导RSL（RSL本身是颗粒流），液体的量可以大大减少相比，湿机制。在这种情况下，与温度一样，相对湿度的季节循环在RSL的重现中起着重要作用。
2019-09-13 astro-ph.EP
An evidence for solar activity influence on the meteorological processes in the south polar region of Mars during the great opposition in AD 1924
本文研究了1924年7 - 12月期间火星南极冰冠平均直径的时间序列。这些数据是基于1924年火星大冲期间汉堡天文台60厘米望远镜目视观测获得的高质量图片。在去除季节趋势（由帽的春季回归引起）之后，已经获得了残差中的准36天和80-82天周期。相应时期的太阳黑子活动谱基本一致。极盖面积残差的局部极大值出现在对应的黑子活动极小值之后约10天。对所得结果进行了简要讨论。
2009-12-10 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Can we constrain the origin of Mars' recurring slope lineae using atmospheric observations?
流动的水和盐水被认为是在火星陡峭的温暖斜坡上季节性重现的黑色条纹，称为循环斜坡线（RSL），以及其他不涉及水的形成机制。本研究的目的是检查是否从RSL的水蒸气的蒸发，无论是从淡水或盐水，是通过观察水蒸气和/或云检测。在这项研究中，我们总结了可能的速率和持续时间的水汽排放从RSL在不同的情况下，模拟如何排放的水蒸气在全球气候模式的行为，并讨论了水蒸气在现有的和未来的探索在最低点观测的可探测性。我们发现，在典型的情况下，行星边界层（PBL）内的快速水平耗散后释放的水蒸气禁止云的形成和多余的水蒸气从现有的观测背景区分。因此，我们得出结论，RSL活动和上覆水汽柱密度之间缺乏相关性并不一定排除RSL的湿起源。然而，我们也发现，水蒸气往往积累在盆地和山谷中，在某些情况下，由于地形和低PBL的综合影响，我们建议的位置，这样的配置作为目标，为未来的火星大气研究，致力于量化水蒸气释放（与RSL），以阐明RSL在地球上的形成机制（S）。
2021-08-27 astro-ph.EP
Some features of effective radius and variance of dust particles in the numerical simulation of dust climate on Mars
气载尘埃是火星大气的一个重要组成部分，因为它与大气环流有辐射相互作用，尘埃的大小是决定这种影响的一个关键因素。在粉尘过程的数值模拟中，粉尘粒径的描述通常依赖于特定粒径分布函数的选择，或者使用固定值的有效半径（ER）和有效方差（EV），尽管它们在现实中是可变的。在这项工作中，解析表达式已推导出指定ER和EV的N仓粉尘方案的基础上，模型计算的粉尘混合比。因此，基于这种方法的数值模拟考虑变量ER对大气辐射及其相互作用的影响。研究结果揭示了沙尘分布参数的一些有趣特征，如ER和EV的季节和空间变化，这些特征与以往的观测和模拟研究基本一致。与通常采用固定ER的方法相比，本方法的模拟结果表明，ER的变化对模拟的火星大气热场有显著的影响。
2020-08-25 astro-ph.EP
OMEGA/Mars Express: A new martian atmospheric dust hunter
本文提出利用OMEGA近红外数据探测火星大气尘埃的新方法，通过2微米CO₂吸收带测量光学厚度，揭示尘埃季节循环变率及与RSL活动的相关性。
2025-02-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
Changing spatial distribution of water flow charts major change in Mars' greenhouse effect
早期的火星有河流，但火星从湿润到干燥转变的原因仍然未知。火星过去的气候可以利用气候敏感地貌的空间分布来探测。我们分析了全球水力地貌数据库，并确定了河流空间分布随时间的变化。这些变化简单地解释了由全球气候模式模拟的集合驱动的简化的融水模式的比较，作为$\gtrsim$ 10 K全球冷却的结果，从全球平均地面温度（T）$\ge$ 268 K到T $\sim$ 258 K，由于较弱的温室效应。换句话说，早期火星上形成河流的气候首先是温暖潮湿的，然后是寒冷潮湿的。令人惊讶的是，在我们的全球气候模式模拟集合中对温室效应的分析表明，这种转变主要是由非CO2辐射强迫减弱驱动的，而不是CO2辐射强迫的变化。
2022-05-31 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-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
Martian atmospheric disturbances from orbital images and surface pressure at Jezero Crater, Mars, during Martian Year 36
本研究融合Perseverance地面气压与轨道图像，刻画MY36–37年Jezero的热潮汐、长周期振荡、云带和沙尘暴响应，并识别出相关斜压扰动与极区气旋涡旋。
2025-01-09 astro-ph.EP
Resolving the History of Life on Earth by Seeking Life As We Know It on Mars
火星上的地球生命起源将解决推断的生命历史和地球地质历史之间的重大不一致。我们所知的生命体利用氨基酸、核酸和脂质来完成细胞的代谢、信息和区室形成子系统。这些建筑模块可能是在行星表面的紫外线、干湿循环和火山活动中，由氰硫化物化学前体同时形成的。然而，早期地球是一个水世界，地球上氧气上升的时间与遗传密码对氧化应激的最终固定不一致。生命的氰硫起源可能是通过光氧化还原化学在火星上发生的，这得益于比早期地球多几个数量级的地下地壳，以及更早地过渡到氧化条件。陨石撞击可能产生了短暂的可居住环境，并将生命喷射和转移到地球。“火星2020”号火星车提供了一个前所未有的机会，可以证实或反驳火星上生命起源于氰硫的证据，寻找古代生命的证据，并限制火星氧化状态随时间的演变。我们应该试图证明或反驳地球生命起源于火星以及其他可能性。
2021-02-04 astro-ph.EP physics.pop-ph q-bio.BM
Mars 2020 Perseverance rover studies of the Martian atmosphere over Jezero from pressure measurements
本研究利用火星毅力号火星车的压力传感器数据，分析了耶泽罗撞击坑上空火星大气的压力变化、潮汐、波动及沙尘暴影响等多尺度特征。
2024-01-23 astro-ph.EP
Seasonal Evolution on the Nucleus of Comet C/2013 A1 (Siding Spring)
我们使用哈勃太空望远镜（HST）在C/Siding Spring彗星接近火星期间对其进行了观测。通过F689 M、F775 W和F845 M滤波器获得的高空间分辨率图像揭示了尘埃彗发的特征。由$Afρ$量化的C/Siding Spring的尘埃产生率分别为590 $\pm$ 30、640 $\pm$ 30和670 $\pm$ 30 cm，在38 $^\circ$太阳相位角下，通过三个过滤器，在420 km半径的孔径中，与在类似时间和几何形状下的其他观测结果一致，并且与基于早期测量的模型预测一致。微米级尘埃颗粒的尘埃膨胀速度约为150-250 m s $^{-1}$，与其他彗星的速度相似。彗发在689和845 nm之间的颜色斜率为（5.5 $\pm$ 1.5）%/100 nm，与以前在可比孔径尺寸下的HST测量结果相似，与几乎所有以前观察到的活动彗星的颜色对日心距离的依赖性缺乏一致。根据彗发亮度的周期性变化确定了C/Siding Spring核的转动周期为8.00 $\pm$ 0.08小时，没有检测到激发转动态。尘埃彗发在向阳方向上呈宽而弥散的扇形特征，没有观察到时间形态的变化。尘埃特征的投影方向，结合之前对彗发形态和其他特征的分析，表明彗星在其内部太阳系通道中的长期活动演变，因为之前观察到的活动区域关闭，而由于季节性光照变化，新的区域暴露在阳光下。
2016-01-14 astro-ph.EP
A 3D model simulation of hydrogen chloride photochemistry on Mars: Comparison with satellite data
本研究将非均相氯化学纳入火星3D光化学模型，成功重现了MY 34和35期间卫星观测的HCl时空变化，证实非均相化学对描述HCl损失至关重要。
2025-06-23 astro-ph.EP physics.chem-ph
Comparison of "warm and wet" and "cold and icy" scenarios for early Mars in a 3D climate model
我们使用一个三维大气环流模型来比较原始的火星水文循环在“温暖和潮湿”和“寒冷和冰冷”的情况。在温暖和潮湿的情况下，需要人为地将异常高的太阳通量或强烈的温室变暖添加到气候模型中，以保持温暖的条件和无冰的北部海洋。降水表现出强烈的地表变化，Hellas盆地和塔尔西斯西部的降水率很高，但Margaritifer Sinus周围的降水率很低（尽管如此，观察到的流域网络排水密度很高）。在寒冷和结冰的情况下，雪的迁移是一个函数的湿度和表面压力，有限的幕式融化是可能的，通过季节性，火山和影响力的组合。在地面压力高于避免大气崩溃所需的压力（约0.5巴）和中等至高的湿度下，雪被输送到赤道高地地区，那里的山谷网络密度最高。伊奥利斯四边形的积雪量很高，这表明盖尔陨石坑不需要无冰的北部海洋来供水。在较低的表面压力和湿度下，H2O和CO2都被困在两极的冰中，赤道地区变得非常干燥。山谷网络分布与41.8度寒冷和结冰模拟产生的积雪呈正相关，但与温暖和潮湿模拟产生的降水无关。由于我们的模拟对不同气候情景下的降水模式做出了具体的预测，它们激发了未来有针对性的地质研究。
2015-06-16 astro-ph.EP
Martian Year 34 Column Dust Climatology from Mars Climate Sounder Observations: Reconstructed Maps and Model Simulations
我们已经重建了火星年（MY）34（2017年5月5日-2019年3月23日）的柱状尘埃光学深度（CDOD）的纬度地图，使用美国宇航局火星侦察轨道器航天器上的火星气候探测器（MCS）的观测结果。我们的方法工程网格标准和新提供的估计CDOD从MCS临边观测，使用“迭代加权分箱”的方法。在这项工作中，我们重建四个网格CDOD地图每溶胶，在不同的火星宇宙时间。连同季节性和日常变化，使用几个地图每溶胶允许探索也CDOD的MCS数据集，这是特别强的在MY 34春分全球沙尘事件（GDE）的日常变化。CDOD的规则地图，然后通过每天平均和空间插值的不规则网格的地图使用标准的“克里格”插值，并可以用作“沙尘情景”的数值模式模拟。为了了解CDOD的日变率是否有物理解释，我们用“动力气象学”火星全球气候模式进行了数值模拟。使用“自由灰尘”运行在$L_s \sim 210^\circ$与相应的克里格图，但随后免费的进一步CDOD强迫，我们表明，该模型是能够占一些观察到的每日变化CDOD。该模型还用于确认在GCM中使用MY 34日平均沙尘情景产生的结果与MY 25 GDE获得的结果一致。
2019-07-18 astro-ph.EP physics.ao-ph
The Mars Science Laboratory record of optical depth measurements via solar imaging
好奇号火星车通过太阳成像记录了火星Gale陨石坑的光学厚度，发现其受尘暴影响呈季节性变化，揭示了尘埃负荷的昼夜变化和高空尘埃特征，并因相机遮光罩收集到跃移沙子而调整了测量策略。
2023-09-14 astro-ph.EP
Modelling Slope Microclimates in the Mars Planetary Climate Model
Laboratoire de Météorologie Dynamique, Institut Pierre-Simon Laplace (LMD/IPSL), Sorbonne Université, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Polytechnique, École Normale Supérieure (ENS)（气象动力学实验室，皮埃尔-西蒙·拉普拉斯研究所（LMD/IPSL），索邦大学，法国国家科学研究中心（CNRS），巴黎综合理工学院，巴黎高等师范学院）；Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-Saclay, CNRS（天体物理研究所，巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心（CNRS））
本文提出了一种在火星行星气候模型中模拟斜坡微气候的参数化方法，通过验证表面温度和霜检测数据，表明斜坡微气候对季节性二氧化碳和水循环影响较小，但与沟壑活动相关。
2023-09-15 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
Dust particle size and optical depth on Mars retrieved by the MSL Navigation Cameras
在本文中，我们表明，由火星科学实验室（MSL）导航相机（Navcam）获得的太阳观测图像可用于检索尘埃光学厚度和约束气溶胶的物理性质在大风陨石坑通过评估天空亮度作为散射角的函数。我们使用了65张太阳指向图像，覆盖了近三个火星年的时间，从MSL任务sol 21到sol 1646（MY 31到33）。对MSL Navcam原始图像数据记录进行了辐射校准和几何简化，以提供观测到的天空辐射作为近太阳区域散射角的函数（散射角从4 °到30 °）。这些曲线拟合与多散射辐射转移模型的平面平行火星大气模型使用离散纵坐标方法。模拟的天空亮度曲线是作为两个参数的函数生成的：气溶胶颗粒大小分布有效半径和表面尘柱光学厚度。检索计划的实施，以获得最小平方误差标准下产生最佳拟合曲线的参数。所得结果与前人的工作一致，表明了尘埃柱光学厚度和有效粒子半径的季节依赖性。
2019-05-03 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.space-ph
Strong variability of Martian water ice clouds during dust storms revealed from ExoMars Trace Gas Orbiter/NOMAD
对火星上的水冰云和气溶胶的观测可以为了解水循环的复杂性提供重要的见解。最近的观测表明，尘埃活动与水循环之间存在着重要的联系，因为强烈的尘埃活动可以显著提高湿层顶，从而增加水在高层大气中分解后的逃逸。本文介绍了NOMAD/TGO的观测结果，研究了火星34年（2018-19年4月）近日点季节水冰云的变化，它们的昼夜和季节行为，以及水冰和尘埃的垂直结构和微物理特性。这些观测结果揭示了2018年全球沙尘暴之后中层水冰云层的反复存在。我们表明，这层上升从45到80公里的高度上的时间尺度的天加热低层大气由于风暴。此外，我们证明，有一个强大的黎明黄昏不对称的水冰丰度，夜间成核和随后的白天升华。水冰颗粒大小的检索是一致的，并表现出尖锐的垂直梯度（从0.1到4.0微米），以及全球沙尘暴（<0.5微米）和2019年区域沙尘暴（1.0微米）之间的中间层差异，这表明不同的水冰成核效率。这些结果构成了我们对火星中层水冰云的理解的基础，并进一步限制了中层大气中水冰和尘埃之间的相互作用。
2019-12-30 astro-ph.EP
Combined Airborne Wind and Photovoltaic Energy System for Martian Habitats
在火星上生产可再生能源在技术上具有挑战性。首先，因为与地球相比，太阳能和风能等关键能源由于大气压力非常低和太阳辐射低而很弱。其次，由于恶劣的环境条件，需要高度的自动化，以及将材料运输到地球的特殊努力和成本。就像在地球上一样，将互补资源结合起来以实现有效的可再生能源解决方案至关重要。在这项工作中，我们提出了一个设计综合练习的结果，一个10千瓦的微电网解决方案，基于一个泵风筝电力系统和光伏太阳能模块，为建筑以及火星栖息地的后续使用提供动力。为了缓冲不可避免的能源波动并平衡季节性和昼夜资源变化，这两个能源系统与压缩气体存储系统和锂硫电池相结合。选择机载风能解决方案是因为其重量与机翼表面积比低，包装体积紧凑，容量系数高，使其能够在空中停车模式下承受强沙尘暴。薄膜翼的表面积为50平方米，整个系统的质量，包括风筝控制单元和地面站，为290公斤。微电网的性能进行评估，通过计算模拟使用可用的资源数据在火星上选定的部署位置。该系统的预计成本为895万欧元，不包括前往火星的运输费用。
2021-05-06 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.pop-ph
Thermal Inertia Controls on Titan's Surface Temperature and Planetary Boundary Layer Structure
本文通过理论框架和三维干GCM模型，研究泰坦表面热惯性在日、季节尺度对表面温度及PBL结构的影响，统一解释了PBL行为并为未来探测提供指导。
2025-08-21 astro-ph.EP physics.ao-ph
Effects of Solar Activity, Solar Insolation and the Lower Atmospheric Dust on the Martian Thermosphere
由中性气体和离子质谱仪在火星大气和挥发性演化（MAVEN）和来自这些密度的温度测量的Ar密度的诊断表明，太阳活动，太阳日射，和低层大气尘埃是火星热层的主要强迫。基于多元线性回归分析，提出了一种方法来定量分析主导强迫对密度和温度的贡献。目前的研究结果表明，100 sfu（太阳通量单位）的变化，在太阳活动的结果约。136 K对应的热层温度的变化。太阳日射量限制了季节、纬度和日变化的相互依赖性。太阳辐射的日变化占主导地位，其次是纬度和季节变化。全球性和区域性的沙尘暴都导致火星热层的密度和温度显著增加。利用过去的太阳通量和尘埃光学深度的数据，火星热层的状态外推到火星年（MY）24。虽然MY 25，MY 28和MY 34的全球沙尘暴使热层温度升高了约100 ℃。22-38 K，MY 34的区域沙尘暴导致大约。15 K暖身与没有尘埃的情况相比，仅尘埃驱动的热层温度就可以使氢逃逸通量增加1.67-2.14倍。沙尘暴的影响是相对显着的全球沙尘暴发生在太阳极小期相比，那些发生在太阳极大期。
2022-10-03 astro-ph.EP astro-ph.SR
Disentangling the dominant drivers of gravity wave variability in the Martian thermosphere
在这项研究中，我们提取的重力波（GW）的振幅从中性气体和离子质谱仪在火星大气和挥发物演化任务现场测量的中性密度。GW的空间和时间的变化表明，太阳活动（F10.7厘米太阳通量校正的日心距离为1.66 AU），太阳日射，和低层大气尘埃的GW的变化在热层的主导驱动程序。我们开发了一种方法，其中线性回归分析已被用来解开复杂的变化的GW。这三个主要驱动因素可以解释GW振幅的大部分变化。全球暖水源引起的变化以及风和中层和低热层全球环流的影响是无法解决的其他因素。本研究的结果表明，太阳活动每增加100 sfu，热层中的GW振幅减少约9%。太阳辐射驱动的日变化、季节变化和纬度变化分别约为9%、4%和6%。利用尘埃不透明度和太阳活动的历史资料，我们估计了MY 24-MY 35火星热层的GW振幅。GW振幅显着减少，在太阳活动周期23的最大值，并在太阳活动极小期最高。MY 25，28和34的全球沙尘暴导致GW振幅显著增强。
2022-08-16 astro-ph.EP
