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
Unveiling neutron and gamma spectrum at Martian surface in presence and absence of hydrogen: A computational study based on GEANT4 simulations
SRM University-AP（SRM大学-安得拉邦分校）
该研究基于GEANT4模拟，通过用质子束照射火星大气，体素化风化层，放置表面探测器等步骤，揭示氢对火星表面中子和伽马能谱的影响，发现风化层是主要辐射源，且反照率中子各能段能观测到氢，质子输运等对氢不敏感。
2026-07-29 astro-ph.EP physics.ins-det physics.space-ph
Thermal Tides in the Martian Atmosphere near Northern Summer Solstice Observed by ACS/TIRVIM onboard TGO
热潮汐在火星大气中进行了分析，使用温度剖面从最低点的观测获得的TIRVIM傅立叶光谱仪，大气化学套件（ACS）的一部分机载ExoMars微量气体轨道器（TGO）。资料选取在火星年35年北夏至太阳经度75° ~ 105 °附近。这些观测覆盖了整个当地时间，从而能够分析每日温度异常。与LMD火星大气环流模式（GCM）相比，在100 Pa附近的纬向平均温度低4- 6 K，但在夏季极附近的纬向平均温度较高。波型分解显示出主要的全日潮、重要的半日潮和全日Kelvin波，其最大振幅分别为5 K、3 K和2.5K，最大振幅为几十到几百Pa。结果基本上与LMD火星大气环流模式一致，但有明显的日（~ 1小时）和半日（~ 3小时）潮汐的早期阶段。
2022-03-20 astro-ph.EP
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
Unstructured Grid Dynamical Modeling of Planetary Atmospheres using planetMPAS: The Influence of the Rigid Lid, Computational Efficiency, and Examples of Martian and Jovian Application
我们提出了一个新的行星全球环流模式，planetMPAS，最先进的NCAR MPAS大气环流模式的基础上。利用WRF和MPAS的交叉兼容性，planetMPAS包含了大部分用于火星和泰坦等类地行星的planetWRF物理参数化方案。PlanetMPAS还包括一套物理学，代表木星大气的辐射转移，干对流，湿对流及其相关的微观物理学。我们证明，尽管刚性盖近似，planetMPAS是适合模拟火星和木星大气中的气候系统与潜在的应用程序，如土卫六缓慢旋转的行星。使用planetMPAS进行的模拟表明，新模型可以再现火星和木星上观测到的许多特征，例如火星上的季节性CO2循环、极地氩富集、纬向平均温度和定性尘埃不透明度，以及木星上的赤道超旋转和带状纬向风模式。
2022-10-31 astro-ph.EP
Precipitation of Energetic Neutral Atoms and Induced Non-Thermal Escape Fluxes from the Martian Atmosphere
本文研究了火星大气中高能中性原子的沉淀，这些中性原子是通过太阳风离子与热大气气体之间的电荷交换碰撞产生的。在蒙特卡罗模拟中，利用精确的横截面建立了快速离子沉淀参数与逃逸通量、快速原子高度依赖的能量分布及其在火星大气中的反射系数之间的联系。得到了由沉淀粒子引起的二次热原子和分子的分布，并应用于非热逃逸通量的计算。本文报道了一个新的精确的能量-角相关截面的碰撞数据库，该数据库是描述沉淀粒子碰撞和产生非热大气原子和分子的能量-动量转移所必需的，并给出了解析拟合方程。三维蒙特卡罗模拟与精确的能量角依赖的截面已经进行跟踪大的能量原子系综在时间依赖的方式，因为它们传播到火星大气中，并将其能量转移到周围的原子和分子。的能量沉积高度分布，反射系数，和随时间变化的大气加热，获得各向同性的硬球和各向异性的量子截面的蒙特卡罗模拟的结果进行了比较。测量了大气加热率、热化深度、产生率的高度分布、次级热原子和分子的能量分布以及诱导逃逸通量。
2014-06-10 astro-ph.EP
Migrating Thermal Tides in the Martian Atmosphere during Aphelion Season Observed by EMM/EMIRS
利用在阿联酋火星任务（EMM）科学阶段获得的阿联酋火星红外光谱仪（EMIRS）的第一组数据检索的温度分布图用于分析火星大气中的迁移热潮汐。所选数据覆盖火星年（MY）36的太阳经度（LS）范围为60°-90°。“希望号探测器”的轨道设计新颖，具有良好的地理和当地时间覆盖范围，大大改进了分析工作。波型分解表明，主要的全日潮和重要的半日潮，其最大振幅分别为6 K和2K，并存在~0.5K的半日潮。结果与火星行星气候模式（PCM）的预测吻合较好，但观测到的日潮有较早的位相（3 h），半日潮有出乎意料的大波长（~ 200 km）。
2022-09-04 astro-ph.EP
Impact sculpting of the early martian atmosphere
该研究通过激光冲击测量氙的电离与复合效率，结合撞击驱动大气逃逸模型，证实太阳系早期200-300百万年的撞击塑造了现代火星大气的氙损耗与同位素分馏，还可解释地球地幔氙损耗并限定巨行星不稳定的最晚时间。
2024-09-12 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
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
Forbidden atomic oxygen emissions in the Martian dayside upper atmosphere
最近，欧洲航天局的ExoMars痕量气体轨道器（TGO）上的最低点和掩星火星发现（NOMAD）紫外和可见光谱仪同时测量了火星高层大气昼侧[OI] 2972和5577（绿色）排放的边缘排放强度。我们的目标是探索所有这些禁止原子氧发射（[OI] 2972，5577，6300，6464 <$）在火星白天高层大气中的光化学，以及在白天可见光谱中同时检测这些发射线的合适条件。本文建立了一个光化学模式，通过考虑火星上层大气中不同含氧物质的各种化学反应，研究了O（1 S）和O（1D）的产生和损失过程。通过将Fox（2004）模拟的中性密度剖面减少2倍，发现计算的[OI] 5577和2972日冕辐射临边强度剖面与NOMAD-TGO观测结果一致。在这种情况下，在120 km以下的高度，我们模拟的[OI] 6300发射的临边强度比NOMAD-TGO观测的[OI] 2972发射的临边强度小2到5倍，在这个距离以上，它与观测的上限相当。我们研究了各种参数对这些氧原子禁戒发射谱线的影响。我们计算的[OI] 6300 μ m辐射的临边强度，当火星在近日点附近和太阳的最大条件下，表明所有这些禁止的排放应在火星高层大气的昼侧的NOMAD-TGO可见光谱中观察到。对禁氧原子发射谱线进行更多的同步观测将有助于了解火星向阳面高层大气中含氧物质的光化学过程。
2020-12-10 astro-ph.EP physics.ao-ph
Outgassing History and Escape of the Martian Atmosphere and Water Inventory
火星大气层的演化和逃逸以及火星的水存量可以分为早期和晚期演化时期。第一个纪元从行星的起源开始，持续了$\sim$ 5亿年。由于年轻太阳的高EUV通量和火星的低重力，它伴随着氢的流体动力学喷出和较重物质（如O和C原子）的强烈热逃逸率。在原大气的主要部分消失后，与撞击有关的挥发物和地幔释气可能导致在$\sim$ 4- 4.3 Gyr前积累了几十到几百毫巴的次级CO $_2$大气。在第二个时期（从诺亚纪末期持续到今天），这种次级大气的大气表面压力和水存量的演变很可能是由各种非热大气逃逸过程、撞击、碳酸盐沉淀和蛇纹化的复杂相互作用决定的，这些过程在西方和亚马逊时期导致了今天的表面压力。
2015-06-22 astro-ph.EP
Gravity waves and high-altitude CO$_2$ ice cloud formation in the Martian atmosphere
我们提出了第一个大气环流模型模拟，量化和再现补丁的极冷空气所需的CO $_2$冷凝和云的形成在火星中间层。它们是由次网格尺度的重力波（GWs）占在模型中与交互式实现的频谱参数化。GW引起的温度波动和过饱和条件的出现的分布与高空CO $_2$冰云的观测结果吻合得很好。我们的研究证实了全球变暖的关键作用，促进CO $_2$云的形成，讨论了它们的潮汐调制，并预测云的高度高于已观察到的日期。
2015-05-17 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Did high-energy astrophysical sources contribute to Martian atmospheric loss?
火星被认为在过去有一个坚实的大气层。大气损失导致减压和冷却，并且被认为是负责从其表面损失液态水的主要驱动力。最近，MAVEN观测为ICME和太阳风与火星大气相互作用引起的大气损失物理学提供了新的见解。除了太阳辐射外，它的大气层很可能还受到高能天体物理源的辐射爆发的影响，这种辐射爆发在~Gy和更高的时间尺度上变得非常有可能。这些源能够显著提高高层大气中光致电离和带电粒子诱导电离的速率。我们使用蒙特卡罗模拟模拟带电粒子和光子的相互作用，从天体物理源在火星上层大气，并讨论其对大气损失的影响。我们的计算表明，太阳系穿过稠密的星际云是这里考虑的来源中最重要的大气损失贡献者。
2016-09-05 astro-ph.EP astro-ph.HE
Hot oxygen and carbon escape from the martian atmosphere
本文用Monte-Carlo模型研究了在低和高太阳活动条件下，热O和C原子从火星大气中的逃逸。该模型包括热原子的初始能量分布，超热原子与周围较冷的中性大气之间的弹性、非弹性和淬灭碰撞，并应用能量依赖的总截面和微分截面来确定碰撞几率和散射角。计算结果表明，在低太阳活动和高太阳活动条件下，热氧$2.3-2.9\times 10^{25}\,{\rm s}^{-1}$的总损失率主要是由于O $_2^+$和CO $_2^+$的解离复合所致.碳的总损失率分别为$0.8$和$3.2\times 10^{24}\,{\rm s}^{-1}$，与CO的光解是主要来源。根据太阳活动，获得的碳损失率高达$\sim 40$倍高于CO $_2^+$离子损失率推断火星快车ASPERA-3的观测。最后，碰撞效应以上的exobase减少逃逸率约$20-30\,\%$相对于一个colionless exophere。
2019-11-04 astro-ph.EP
Diurnal temperature variations and migrating thermal tides in the Martian lower atmosphere observed by the Emirates Mars InfraRed Spectrometer
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
A global view of gravity waves in the Martian atmosphere inferred from a high-resolution general circulation model
首次给出了由高分辨率大气环流模式（GCM）获得的火星大气小尺度重力波（GW）场的全球特征。模拟的GW引起的温度变化是在一个很好的协议与现有的无线电掩星数据在低层大气之间的10和30公里。该模型揭示了一个纬度不对称性与更强的波生成在冬季半球，和两个独特的来源GWs：山区和蜿蜒的冬季极地急流。地形GW被过滤，而向上传播，中间层主要是占主导地位的谐波与更快的水平相速度。波通量主要是针对当地风。中间层上部的GW耗散产生数十m~s $^{-1}$ ~sol $^{-1}$的体力，其倾向于关闭模拟射流。结果代表了一个现实的替代丢失的观测，这可以用于约束GW参数化和验证GCM模拟。
2015-11-02 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
3D modelling of the early Martian Climate under a denser CO2 atmosphere: Temperatures and CO2 ice clouds
根据地质证据，人们常说，由于厚厚的大气层的温室效应，早期火星的气候温暖到足以让液态水在表面流动。我们提出了早期火星气候的三维全球气候模拟，假设一个微弱的年轻太阳和二氧化碳大气压力在0.1和7巴之间。该模型包括一个详细的辐射转移模型，使用修订后的CO2气体碰撞引起的吸收特性，和CO2冰云微物理和辐射特性的参数化。通过使用不同的湿度值、轨道参数、云微尺度参数、大气尘埃负荷和表面特性，探索了各种可能的气候。与今天的火星不同，当压力高于一个巴的几分之一时，地面温度会随着高度的变化而变化，这是因为大气层垂直移动时会绝热冷却和加热。在大多数模拟中，CO2冰云覆盖了地球的大部分，但温室效应不超过+15 K。我们发现，二氧化碳大气不可能使地球上任何地方的年平均温度升高到0°C以上。大气崩溃成永久的二氧化碳冰帽预测压力高于3巴，或相反，如果湿度足够低，在压力低于1巴。夏季日平均地面温度高于0°C（这是一种可能形成河流的条件），在高纬度地区，但不是在大多数山谷网络观测的地方。在没有其他变暖机制的情况下，我们的气候模型结果因此与火星早期寒冷的情景相一致，其中必须发生非气候机制来解释液态水的证据。在华兹华斯等人的一篇配套论文中，我们模拟了这样一个星球上的水文循环。
2012-10-15 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
Sublimation of the Martian CO2 Seasonal South Polar Cap
二氧化碳的极地冷凝/升华，约占大气质量的四分之一，是火星主要的气候循环。早期的可见光和热红外观测表明，季节性南极帽（SSPC）的升华在地理南极周围是不对称的。在这里，我们使用OMEGA/Mars Express在近红外线的观测来明确地检测表面CO2的存在，并估计CO2的浓度。其次，我们估计了大气中释放的CO2的升华，并表明存在两个步骤的过程。从Ls=180°到220°，升华几乎是对称的，对于隐蔽区略有优势。Ls=220°后，反隐区升华较强。这两个阶段是不平衡的，因此反神秘区域的质量增加了22% +/- 9，这表明有更多的降雪。我们将这些结果与MOLA高度测量进行比较。最后，我们讨论了火星大气环流和气体示踪剂，如Ar的影响。
2010-07-22 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
3-D Global modelling of the early martian climate under a dense CO2+H2 atmosphere and for a wide range of surface water inventories
CO2+H2温室效应最近被认为是一个有希望的情景，足以使早期火星表面变暖，从而形成山谷网络和湖泊。在这里，我们提出了数值的3-D全球气候模拟的早期火星气候，我们已经进行了假设稠密的CO2+H2大气。我们的气候模型来自Forget et al.（2013）和Wordsworth et al.（2013）的早期工作，与火星冰川和湖泊长期演化的异步模型相结合。模拟在40°赤道进行，以研究（i）水含量和（ii）H2含量（添加到1或2巴的CO2中）如何塑造早期火星的气候和水文循环。我们表明，绝热冷却机制（华兹华斯等。2013），导致冰沉积物在寒冷的气候（所谓的“冰高地”）南部高地的积累也适用于温暖的气候，与撞击坑湖作为主要的水库。这产生的降雨主要集中在火星南部高地。如果调整（i）CO2和H2的量，（ii）水库的大小和位置，以及（iii）古老的地形（即通过删除Tharsis），模拟中的地表径流（来自降雨或融雪）的空间模式可以匹配-除了少数例外-观察到的山谷网络和撞击坑湖泊的分布。虽然我们的研究结果是在富含H2的CO2为主的大气中获得的，但它们也应该适用于评估早期火星上强大的长寿命温室气体的任何组合的影响。
2021-03-18 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
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
Assessment of the probability of microbial contamination for sample return from Martian moons I: Departure of microbes from Martian surface
火星卫星火卫一和火卫二的潜在微生物污染可能是流星体撞击火星表面产生的火星喷出物的运输造成的，已根据最近火星表面重大流星体碰撞的最可能历史，以统计方法进行了全面评估。这篇文章是我们研究的第一部分，以评估从火星大气层离开的火星喷出物中潜在的微生物密度，作为第二部分微生物污染概率统计分析的来源。通过类比具有类似干旱和寒冷环境的陆地地区，估计作为微生物来源的火星表面上的潜在微生物密度，由此推导出概率函数作为渐近极限。通过对考虑和不考虑碰撞微流星体与目标地面的内摩擦和塑性形变的碰撞现象进行数值分析，估算了超高速微流星体碰撞过程中微生物的存活率。借助于计算流体动力学分析，考虑到空气动力学减速和加热，对通过火星大气层的离开的喷射物的轨迹进行了计算。研究发现，直径小于0.03米的火星喷出物很难到达火卫一轨道，由于空气动力学减速，或大多数消毒由于显着的空气动力学加热，即使他们可以到达火卫一轨道和超越。最后，在我们的研究的第二部分的火星喷出物离开火星卫星的微生物密度的基线数据集。
2019-07-17 astro-ph.EP
Dust storm-enhanced gravity wave activity in the Martian thermosphere observed by MAVEN and implication for atmospheric escape
低层大气的全球沙尘暴影响着整个火星大气的小尺度和大尺度天气和变化。对美国宇航局火星大气挥发物演变（MAVEN）航天器上中性气体和离子质谱仪（NGIMS）的CO $_2$密度数据的分析显示，在2018年主要沙尘暴期间，热层中GW引起的密度波动显着增加，具有不同的纬度和当地时间变化。在风暴期间，平均热层GW活动增加了两倍。相对密度扰动的幅度平均约为20%，局部为40%。一个半月后，GW活动逐渐减少。火星热层温度扰动的增强可以促进大气逃逸。我们首次估计，对于20%和40%的GW引起的扰动，氢的Jeans逃逸通量的净增加分别是1.3和2倍。
2021-01-19 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Low paleopressure of the Martian atmosphere estimated from the size distribution of ancient craters
火星大气层的衰减-主要是二氧化碳-是火星长期环境变化的一个组成部分，从曾经允许河流流动到今天的寒冷和干燥条件。陨石坑的最小尺寸可以作为行星大气古压力的代表，因为较薄的大气允许较小的物体以高速到达表面并形成陨石坑。火星上盖尔陨石坑附近的Aeolis Dorsa地区含有高密度的保存完好的古老陨石坑，这些陨石坑与河流沉积物互层，因此可以在河流活动期间限制大气密度。在这里，我们使用高分辨率的正射影像和数字地形模型从火星勘测轨道飞行器，以确定古老的陨石坑在Aeolis Dorsa的日期约3.6 Gyr前，并比较其大小分布与大气过滤模型的冲击。我们得到的上限为0.9 $\pm$ 0.1巴，上升到1.9 $\pm$ 0.2巴，如果边缘圆形台面-被解释为抗侵蚀的冲击坑的地板填充-被排除在外。我们假设目标属性适合沙漠冲积层：如果沉积物岩石样岩体强度类似于基岩的影响时，上限增加了一个因素，高达两个。如果火星在河流流动的时候没有稳定的多元大气层-正如我们的结果所表明的那样-那么温暖潮湿的CO2/H2O温室就被排除了，长期平均温度很可能低于冰点。
2017-12-10 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
The Impact of Solar Radiation on the Martian Upper Atmosphere
本研究利用MAVEN和MOM的近同步数据，分析2018年6月火星150-300公里高度大气组分密度变化，结合光化学平衡揭示太阳辐射与太阳风对火星高层大气的调控机制。
2024-09-13 astro-ph.EP physics.space-ph
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
Releasing Atmospheric Martian Dust in Sand Grain Impacts
火星大气层中尘埃的来源之一是在跳跃过程中由沙粒撞击产生的几微米大小的尘埃。为了研究这种尘埃成分，我们进行了实验室撞击实验。直径约200 \textmu{} m的少量颗粒撞击了模拟火星土壤（双峰\textit{Mars Global Simulant}）。在真空中以$\sim 18^\circ$的角度发生碰撞，碰撞速度为$\sim 1 \rm m/s$。喷出的灰尘被捕获在相邻的显微镜载玻片和发射的粒径分布（PSD）被发现是相关的土壤PSD。我们发现，粘土大小的灰尘喷射变得越来越困难，这些颗粒越小。然而，尽管有很强的cohesion内聚力，但每次撞击都会释放出1 \textmu{} m或更小的尘埃，即可以悬浮在火星大气中的尘埃。更一般地，喷射给定尺寸的灰尘的概率可以通过在0.5 \textmu{} m和5 \textmu{} m（直径）之间的尺寸范围内的幂律来表征。
2022-08-31 astro-ph.EP
Variations of the Martian Thermospheric Gravity Wave Activity during the Recent Solar Minimum as Observed by MAVEN
大气重力（浮力）波对所有行星大气的能量和动量收支具有重要意义。向上传播的波将能量和动量从低层大气带到热层高度，并在那里重新分布。在火星上，GWs控制着热层和电离层的变化。我们提供了一个全面的气候学火星热层GW活动在太阳活动最低（太阳周期24结束）推断中性气体和离子质谱仪上的火星大气和挥发性演变（NGIMS/MAVEN）的测量。结果进行了比较和解释，使用一维谱非线性GW模型。月平均GW活动随高度（150-230 km）的变化在6- 25%之间，在$\sim$ 170 km处达到最大值。GW活动系统地表现出当地时间的变化，夜间值超过白天，根据以前的研究。分析表明，昼夜差异主要是由分子扩散引起的耗散和背景密度降低引起的波增长之间的竞争造成的。因此，对流不稳定机制可能发挥不太重要的作用，在限制GW振幅在上层热层，这解释了他们的本地时间行为。
2021-07-22 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Global modelling of the early Martian climate under a denser CO2 atmosphere: Water cycle and ice evolution
我们讨论了早期火星气候的3D全球模拟，我们假设一个微弱的年轻太阳和稠密的二氧化碳大气。我们包括一个自洽的水循环表示，大气-地面相互作用，大气传输，并考虑到CO2和H2O气体和云的辐射效应。我们发现，对于大气压力大于一个酒吧的一小部分，绝热冷却效应导致南部高原山谷网络地区的温度显着低于全球平均水平。长期气候演变模拟表明，在这种情况下，水冰从低洼地区被输送到高地，以获得广泛的轨道曲率，而不管塔尔西斯隆起的程度如何。此外，南极还形成了一个延伸的水冰帽，大致对应于诺亚纪/西方纪的Dorsa Cortea地层。即使对于多巴的CO2大气，条件也太冷，不允许长期的表面液态水。在某些地方，在温暖的夏季会发生有限的融化，但这只是在表面的热惯性和热惯性条件下，对水冰来说可能是不现实的。尽管如此，陨石撞击和火山活动可能会在这种条件下造成强烈的间歇性熔融。由于冰迁移到更高的海拔是一个强大的机制，为补给高原水源后，这样的事件，我们认为，这种全球零度以下，'冰冷的高地'的情况下，晚诺亚纪气候可能足以解释大部分的河流地质，而不需要调用额外的长期变暖机制或早期温暖，潮湿的火星。
2012-11-22 astro-ph.EP physics.geo-ph
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
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
Non-thermal escape of the Martian CO$_2$ atmosphere over time: constrained by Ar isotopes
利用火星高层大气及其与太阳风相互作用的数值模型，模拟了从现在到$\sim 4.1$ 10亿年前（Ga）火星CO $_2$大气中由其离解产物C和O原子引起的离子逃逸。行星向散射拾取离子用于包括$^{36}$ Ar和$^{38}$ Ar同位素的外逸层粒子的溅射估计。总离子逃逸，溅射和光化学逃逸率进行了比较。对于3倍于现今太阳的太阳EUV通量$\geq$\（早于$\sim 2.6$ Ga），离子逃逸成为主导的大气非热损失过程，直到热逃逸在前诺亚世时期（早于$\sim 4.0\,-\,4.1$ Ga）占据主导地位。如果我们将CO $_2$相关解离产物的总逃逸时间外推到$\sim$ 4.1 Ga，则我们获得大于{在安静太阳风条件下通过非热逃逸的$\sim 0.4$ bar}的CO $_2$分压的{最大}理论当量。然而，表面-大气相互作用和/或极端太阳事件，如频繁的CME，可能会进一步增加这个值。通过将表面作为一个汇，高达0.9巴，或者在隐藏的碳酸盐储层的情况下甚至高达1.8巴，可能存在于4.1巴。$^{36}$ Ar/ $^{38}$ Ar同位素通过溅射和火山放气的分馏，从其最初的磁化率值5.3，如在41亿年前的火星陨石ALH 84001中测量的，然而，直到今天，对于假定的CO-$_2$分压{ $\sim0.01 -- 0.4$ \，bar，不含表面汇，和$\sim0.4 -- 1.8$ \…
2022-03-04 astro-ph.EP
A systematic study of hot O production and escape from Martian atmosphere in response to enhanced EUV Irradiance from Solar Flares
本研究基于2017年9月10日太阳耀斑，系统分析了增强的极紫外辐射对火星热氧产生与逃逸的影响，发现逃逸通量随耀斑强度先增后减，且能量耗散过程在长时间尺度上对逃逸率有显著作用。
2025-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Higher Martian atmospheric temperatures at all altitudes increase the D/H fractionation factor and water loss
曾经在火星表面流动的大部分水很久以前就流失到太空中了，流失的总量仍然未知。通过研究氢（H）及其同位素氘（D）可以找到损失量的线索，氢（H）及其同位素氘（D）是大气水分子H $_2$ O和HDO解离时产生的。H和D的逃逸效率的差异（其导致D/H比增强）被称为分馏因子$f$。D/H比和$f$都是估算水分损失所必需的;因此，如果我们能够限制$f$的范围并了解是什么控制它，我们将能够更准确地估算水分损失。在这项研究中，我们使用的中性火星大气的一维光化学模型，以确定如何$f$依赖于假设的温度和水蒸气配置文件。我们发现，外基温度最强烈地控制热逃逸过程的$f$的值。当我们包括其他研究中的非热逃逸估计时，我们发现对流层顶温度也很重要。总的来说，对于标准火星大气，$f=0.002$用于热逃逸，$f=0.06$用于热+非热逃逸。我们估计火星已经失去了至少66-122米的水。重要的是，我们的研究结果表明，$f$的值严重依赖于D的非热逃逸，以及包括D/H分馏的建模研究必须模拟整个大气中的中性和离子过程。
2020-10-28 astro-ph.EP
Tracing the fate of carbon and the atmospheric evolution of Mars
火星的气候很可能是从早期的温暖湿润状态演变到现在的寒冷干旱状态。然而，以前没有发现这种演变的解决方案，以满足所观察到的地质特征和大气的同位素测量。在这里，我们表明，一个家庭的解决方案存在，调用没有丢失的水库或损失过程。通过CO光解和溅射的碳逃逸富集了火星大气中的重碳（13 C），部分被适度的碳酸盐沉淀所补偿。目前的大气13 C/12 C和岩石和土壤碳酸盐测量表明，早期大气的表面压力<1巴。只有在开阔湖泊中形成大量碳酸盐的情况下，才允许高达1.8 bar的更高值。进化的情景是完全可以测试的数据从MAVEN任务和进一步研究的同位素组成的火星岩石记录随着时间的推移。
2015-12-02 astro-ph.EP physics.space-ph
Oxygen isotope fractionation in the Martian atmosphere induced by CO$_2$ photolysis and O$_3$ formation
Earth-Life Science Institute, Institute of Science Tokyo（地球生命研究所，东京科学大学）；Department of Earth and Space Sciences, University of Washington（华盛顿大学地球与空间科学系）；Department of Geophysics, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科地球物理学科）；Department of Complexity Science and Engineering, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo（东京大学前沿科学研究生院复杂科学与工程系）；Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC（安达卢西亚天体物理研究所，西班牙国家科学研究委员会）；Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）；Department of Earth and Planetary Sciences, School of Science, Institute of Science Tokyo（东京科学大学理学院地球行星科学系）；Faculty of Environment and Information Studies, Keio University（庆应义塾大学环境信息学部）
研究火星大气中氧同位素分馏，通过开发含CO₂光解和O₃形成相关氧同位素分馏的一维光化学模型，发现化学分馏过程使逃逸物种重氧同位素贫化，增强氧向太空逃逸相关分馏，MMX任务或可探测。
2026-07-14 astro-ph.EP
The Impact of a Stealth CME on the Martian Topside Ionosphere
第24太阳活动周是有记录以来最弱的太阳活动周之一，但令人惊讶的是，它的下降阶段有一个缓慢的CME，没有任何低日冕信号，被归类为隐形CME，这是地球强烈磁暴的原因（Dst = -176 nT）。这一空间天气事件对地球电离层的影响已有报道。然而，这一CME超过1 au的传播和对其他行星环境的影响还没有研究到目前为止。本文分析了日地L1点和火星轨道（1.5au附近）的观测数据，以了解1au以外观测到的隐形CME的特征。地球附近的观测使用的是位于L1点的太阳动力学观测台和高级成分探测器卫星的数据，而火星附近的观测使用的是火星大气和挥发物演变飞行任务上的等离子体和磁场测量仪器的数据。观测结果表明，隐形日冕物质抛射在对太阳进行初始观测7天后已达到1.5天文单位，并在火星的夜面顶面电离层中造成损耗，正如在MAVEN上的朗缪尔探测器和波（LPW）仪器的入境相位测量期间所观察到的那样。这些观测结果对火星高层大气的离子逃逸率有影响。
2021-02-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
Rocket dust storms and detached dust layers in the Martian atmosphere
空气尘埃是火星环境中的主要气候因子。局部沙尘暴在沙尘循环中起着关键作用，但人们对它们的生命周期知之甚少。在这里，我们使用中尺度建模，包括辐射活性尘埃的运输，以预测OMEGA在火星快车上监测的当地沙尘暴的演变。我们表明，这场沙尘暴的演变是由深对流运动。对流能量的供应是由尘埃颗粒吸收入射的阳光提供的，而不是像地球上的潮湿对流那样通过潜热提供。我们建议使用"火箭沙尘暴"或conio-cumulonimbus这一术语来描述发生快速和有效垂直输送的风暴，在火星对流层的高空（30至50公里）喷射尘埃颗粒。结合大规模风的水平运输，火箭沙尘暴产生分离的灰尘层，让人想起火星全球勘测者和火星侦察轨道飞行器观察到的情况。由于夜间沉降的效率低于白天的对流输送，而分离的尘埃层可以在白天对流，这些层可以稳定几天。预计在晴朗季节（北半球冬季末至夏季末），低纬度地区的火箭沙尘暴活动将达到高峰，这就是火星气候探测器揭示的高海拔热带沙尘最大值的原因。尘埃驱动的深层对流对火星尘埃循环、热结构、大气动力学、云微物理学、化学以及机器人和人类探索都有很强的影响。
2012-12-19 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Will the Mars Helicopter Induce Local Martian Atmospheric Breakdown?
火星上的任何旋翼飞行器都将在低压和尘土飞扬的环境中飞行。众所周知，地球上的直升机变得高度带电，部分原因是在沙质条件下飞行时的摩擦电效应。我们认为，作为火星2020毅力任务的一部分，在火星上飞行的火星直升机侦察机（MHS），也将由于颗粒转子摩擦电相互作用而带电。考虑到火星大气的低气压约为5托，叶片上的摩擦电荷可能会变得足够强烈，以刺激旋翼飞行器表面附近的气体击穿。我们将颗粒-刀片相互作用建模为沿着刀片边缘在颗粒-刀片接触最大的区域中形成的电流线。然后，该电流在旋翼飞行器的整个连接的准导电区域中传播。电荷在飞行器上积累，而消除电荷的耗散途径又回到了大气中。我们发现，对于叶片摩擦充电电流，形成在环境大气灰尘负载，系统电流平衡和电荷耗散可以通过标称大气导电电流来完成。然而，在起飞和着陆时，旋翼机可能处于旋翼产生的微粒云中，导致旋翼机附近的局部大气电击穿。我们特别注意到，击穿中的大气电流并不足以对Incidity本身造成任何危害，但Incidity操作可以被认为是一个独特的实验，它提供了对火星近地表大气电特性的测试。
2021-02-08 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
Amplification of dust loading in Martian dust devils by self-shadowing
由于热蠕变气流，火星土壤的日射导致了次表面超压。这可能会支持颗粒夹带到大气中。短时间的阴影，例如通过一个更大的沙尘暴的横向移动将增强这种效果。我们在微重力实验中发现，如果关闭12.6 kW/ $\rm m^2$的光源，质量喷射率会在几秒钟内增加10倍。按火星的比例计算，这意味着部分不透明的尘暴的自遮蔽可能会导致提升物质的强烈放大通量。因此，我们认为，自我遮蔽可能是火星上的一种机制，可以增加尘暴的总尘埃负荷，并保持其自我维持。
2016-03-26 astro-ph.EP
Evolution of Water Reservoirs on Mars: Constraints from Hydrogen Isotopes in Martian Meteorites
火星表面的形态意味着火星曾经温暖到足以在其表面保持持久的液态水。虽然目前火星大气的高D/H比（约为地球海水的6倍）表明在火星历史上已经从表面损失了大量的水，但水损失的时间，过程和数量都没有得到很好的限制。离子探针分析火星陨石的最新技术发展提供了准确的估计氢同位素组成（D/H）的火星水库时，陨石形成。根据陨石的D/H数据，这项研究表明，在前诺亚纪（>41-99米全球等效层，GEL）的水损失比火星历史的其余部分（>10-53米GEL）更显着。结合我们的研究结果与古海洋的地质和地貌证据，我们提出，未被检测到的地下水/冰（~100-1000 m GEL）应该存在，它超过了火星上可观测到的现有水资源（~20-30 m GEL）。
2014-03-17 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
Saltation under Martian Gravity and its Influence on the Global Dust Distribution
沙尘暴是火星上常见的景象。了解大气和火星土壤的相互作用是描述火星天气、气候和表面形态的基础。我们建立了一个风洞来研究火星模拟土壤中非常细的沙子和灰尘之间的混合物的升力。这些实验是在火星重力下进行的抛物线飞行。在外部微重力下，通过离心机提供降低的重力。对于0.82 $\pm$ 0.04 m/s的流体阈值剪切速度，测量跃变的开始。这比在地球引力下发现的要低得多。除了重量的减少，这种低阈值可以归因于重力依赖的cohesion内聚力内的砂床，下降了2/3的火星重力。新的跃移阈值导致模拟的年度尘埃循环与火星大气环流模式，是在协议的意见。
2018-01-26 astro-ph.EP
Towards a Foundation Model for the Martian Atmosphere
Earth System Science Center, University of Alabama in Huntsville（阿拉巴马大学亨茨维尔分校地球系统科学中心）；NASA Marshall Space Flight Center（美国宇航局马歇尔空间飞行中心）；Department of Electrical & Computer Engineering, Colorado State University（科罗拉多州立大学电气与计算机工程系）；Science and Technology Institute/Universities Space Research Association (USRA)（科学与技术研究所/大学空间研究协会）；Department of Computer Science, The University of Manchester（曼彻斯特大学计算机科学系）；School of Computer Science, University of Liverpool（利物浦大学计算机科学学院）；Center for Space Sciences and Technology, University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩分校空间科学与技术中心）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德空间飞行中心）；Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC（空间科学与技术研究与探索中心，NASA/GSFC）；IBM Research（IBM研究院）
针对火星大气数据稀疏、计算成本高等挑战，本文探讨了构建数据驱动基础模型的设计空间，包括可用数据、物理模型、下游应用及AI方法。
2026-05-16 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.LG
Global-mean Vertical Tracer Mixing in Planetary Atmospheres I: Theory and Fast-rotating Planets
大多数行星大气的化学和云形成模式采用一维（1D）扩散方法来近似全球平均垂直示踪剂输送。在这个框架中的关键参数，涡流扩散率$K_{zz}$的物理基础，通常是模糊的。在这里，我们分析和数值研究在三维分层大气中的垂直示踪剂输送和预测$K_{zz}$作为一个功能的大尺度环流强度，水平混合由于涡和波和当地示踪剂源和汇。我们发现$K_{zz}$随示踪剂化学寿命和环流强度的增加而增加，但随水平涡动混合效率的增加而减小。我们在行星大气中划分了三个$K_{zz}$区域。在第一个政权，示踪剂的寿命是短的运输时间尺度和水平示踪剂分布下的化学平衡（$χ_0$）是均匀分布在全球范围内，全球平均垂直示踪剂混合行为扩散。但是，在目前的一维模型中，所有化学物质都是通过相同的涡流扩散系数传输的传统假设通常会被打破。我们发现，在一个单一的大气中，不同的化学物种，原则上应该有不同的涡动扩散配置文件。在第二种情况下，示踪剂是短暂的，但$χ_0$是不均匀分布的，一个显着的非扩散组件可能会导致负$K_{zz}$下的扩散假设。在第三个制度的示踪剂是长寿命的，全球平均垂直示踪剂输运也在很大程度上受非扩散效应。快速旋转的纬向对称行星的二维示踪剂输运的数值模拟验证了我们的分析$K_{zz}$理论在一个广泛的参数空间。
2018-08-16 astro-ph.EP
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
A Maximum Subsurface Biomass on Mars from Untapped Free Energy: CO and H2 as Potential Antibiosignatures
火星地表下是否存在现存的生命是一个悬而未决的问题。高浓度的光化学产生的CO和H2，否则氧化火星大气代表生物有用的自由能的未开发的来源。这些失去平衡的物种扩散到风化层中，因此地下微生物可以将它们作为能量和碳的来源。事实上，CO氧化和甲烷生成是地球上相对简单和进化古老的代谢。因此，假设消耗CO或H2的代谢会在火星上发展，火星大气中CO和H2的持续存在限制了地下代谢活动。在这里，我们约束这种最大的地下代谢活动在火星上使用1-D的光化学模型与一个假设的全球生物汇对大气中的CO和H2。我们增加生物汇，直到模型大气成分偏离观测丰度。我们发现最大的生物向下地下汇为1.5e8分子/cm ^2/s的CO和1.9e8分子/cm ^2/s的H2。这些转化为最大代谢生物量<10^27个细胞或<2 e11 kg，相当于地球生物量的<1 e-4至1 e-5，这取决于陆地的估计。扩散计算表明，这个生物量上限适用于火星地壳顶部几公里与大气层的低纬度到中纬度地区。这个生物量的限制是更强大的比以前的估计，因为我们测试多个可能的化能自养生态系统在一个广泛的参数空间的可调模型变量使用更新的光化学模型精确的大气浓度和不确定性从Currency。我们在火星地表下的稀疏或不存在生命的结果也表明了CO-O2和H2-O2的大气氧化还原对如何构成碳同位素特征，这可能与排除系外行星上的生命有关。
2018-11-20 astro-ph.EP
Widespread plasma jets in the Martian magnetosheath revealed by dual-spacecraft observations
Boston University（波士顿大学）；Institute for Advanced Study, Princeton（普林斯顿高等研究院）；The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）
本研究利用MAVEN和天问一号双航天器观测，发现火星磁鞘中广泛存在等离子体射流，并揭示其形成与火星氢冕产生的拾取离子驱动质子回旋波有关，表明行星固有属性在太阳风-行星耦合中起重要作用。
2026-09-18 astro-ph.EP physics.space-ph
Modeling the variations of Dose Rate measured by RAD during the first MSL Martian year: 2012-2014
火星科学实验室（MSL）的火星车Currency上的辐射评估探测器（RAD）测量火星表面高能带电和中性粒子的{能谱}以及辐射剂量率。通过对火星表面的这些首次测量，RAD观察到同时影响银河宇宙射线（GCR）引起的表面辐射剂量的几种效应：[a]由每日热潮汐引起的火星大气压力的短期日变化，[b]火星大气中的长期季节性压力变化，以及[c]日光层磁场对主要GCR通量的调制，这与长期的太阳活动和太阳的旋转有关。RAD表面剂量测量，以及表面压力数据和太阳调制因子，进行了分析和拟合的经验模型，定量地证明了长期影响（[b]和[c]）是如何与测量的剂量率。相应地，我们可以估计不同太阳调制和不同大气条件下的剂量率和剂量当量，从而可以对火星表面辐射环境进行经验预测。
2015-09-21 astro-ph.EP astro-ph.SR hep-ex
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
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
Model calculation of N2 Vegard-Kaplan band emissions in Martian dayglow
建立了一个N2 Vegard-Kaplan（VK）波段（A^3 Sigma_u ^+ -X^1 Sigma_g ^+）辐射模型，用于解释火星快车号上SPICAM紫外光谱仪的观测结果。稳态光电子通量和体积激发率已被计算使用的分析产额谱技术。由于态间级联对于N2的三重态是重要的，因此在考虑直接激发、级联和猝灭效应的统计平衡下计算N2三重态的任何给定水平的布居。在模型中计算了每个三重态的所有振动能级的相对布居。计算了VK、N2的第一正带（B^3Pi_g - A^3Sigma_u^+）、第二正带（C^3Pi_u - B^3Pi_g）和Wu-Benesch（W^3Delta_u - B^3Pi_g）的视线强度和高度积分头顶强度。在火星热层大气环流模型中，需要将N2密度减少3倍，才能使VK（0-6）的计算临边剖面与SPICAM观测结果相一致。计算进行评估的模型参数，即，电子碰撞截面，太阳EUV通量，和模式大气，对发射强度的影响。用SPICAM观测的N_2/CO_2比值作约束，我们建议120 km处的N_2/CO_2比值为1.1-1.4%，140 km处为1.8-3.2%，170 km处为4-7%。在高太阳活动期间，N2 VK波段发射的头顶强度将比低太阳活动期间高约2.5倍。
2011-08-02 astro-ph.EP
