Ares: A Mars model retrieval framework for ExoMars Trace Gas Orbiter NOMAD solar occultation measurements
Ares是TauREx 3火星大气检索框架的扩展。战神是一个新的大气参数和前向模型的集合，为欧洲空间局（欧空局）的微量气体轨道器（TGO）天底和掩星火星发现（NOMAD）仪器，太阳掩星（SO）通道设计。战神通过应用系外行星大气检索中使用的方法，提供了对火星大气化学成分的独特见解，Waldmann et al.（2015），Al-Refaie et al.（2019）。这一发现可能有助于揭示火星上$CH_{4}$的真实性质。这里描述的是战神模型。随后，定义了战神的组成部分，包括：NOMAD SO通道仪器功能模型、火星大气分子吸收截面、几何模型和NOMAD噪声模型。Ares大气先验和正演模型，（即，模拟NOMAD观测），并与行星光谱发生器进行分析、比较和验证，Villanueva等人（2018）。
2020-07-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Martian Origin for the Mars Trojan Asteroids
火星上已知的9颗特洛伊小行星中有7颗属于一个以其最大的成员5261尤里卡命名的轨道星团。尤里卡可能是整个星系团的前身，它至少在1 Gyr前形成。有人认为，热YORP效应使尤里卡旋转，导致碎片通过旋转裂变机制喷出。尤里卡的光谱在1 μm附近有一个宽而深的吸收带，表明其成分富含橄榄石。在这里，我们显示的证据表明，特洛伊尤里卡集群的祖先可能起源于从火星地幔挖掘的撞击碎片。我们提出了新的近红外观测的两个特洛伊木马（311999 2007年NS2和385250 2001年DH47），发现都表现出丰富的橄榄石反射光谱类似尤里卡的。这些测量结果证实，该集团的祖先有一个无软骨成分。富含橄榄石的反射光谱在小行星中是罕见的，但在火星上最大的盆地周围可以看到。它们也与一些火星陨石（如夏西尼陨石）以及构成火星地幔的物质相一致。使用数值模拟，我们表明，火星特洛伊更有可能是从火星的撞击喷出物比捕获的富含橄榄石的小行星从主带运输。这一结果直接将特定的小行星与形成中的行星碎片联系起来。
2017-09-29 astro-ph.EP
Diurnal Variations of Lee Wave Clouds on Mars using Emirates eXploration Imager (EXI)
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
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
Detection of spark discharges in an agitated Mars dust simulant isolated from foreign surfaces
从海盗号登陆器时代开始的许多实验室实验都报告说，火星模拟尘埃颗粒之间的摩擦相互作用可以催化静电过程（即摩擦起电）。这些发现被引用来表明火星尘卷风和尘暴可能会维持闪电风暴、辉光放电和其他复杂的静电现象。然而，在许多情况下（如果不是大多数情况下），这些实验允许火星尘埃模拟颗粒接触外来表面（例如，环境室的墙壁或其他化学性质不同的颗粒）。一些作者指出，这种相互作用可能会产生充电，这并不代表火星表面附近发生的过程。在这项工作中，我们的实验特性的摩擦带电的火星尘埃模拟产生的孤立粒子粒子碰撞和粒子壁碰撞下模拟火星环境。首次，我们报告的直接检测火花放电在火星表面条件下的流动组成的天然玄武岩和人造表面隔离。流化颗粒获得的电荷密度约为10^-6 Cm^-2（超过了火星近地表环境的理论最大电荷密度）。此外，我们证明了模拟粒子与实验壁的相互作用可以调制火花放电的极性。我们的工作支持的想法，小规模的火花放电可能确实存在于火星颗粒流，并可能在定性上类似于陆地火山喷口的小规模放电。
2020-11-21 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
Energy Production in Martian Environment -- Powering a Mars Direct-based Habitat
本论文的工作旨在研究在火星土壤上生产能源的可能性，特别是建立一个能源系统的最佳配置。这一目标已在“火星直达”概念的基础上纳入了为科学基地提供食物的意愿（Robert Zueland，1990年）。这个栖息地已经在其热特征中重新创建，以便对火星年（1，88地球年）的热损失进行分析。作为这项分析的一部分，研究了两种可能的情况：中等太阳辐射的晴朗天空（“太阳季节”）和沙尘暴季节（“风暴季节”）。随后，一个基本的生命支持系统已经模拟感谢Aspen PLUS。利用热分析的结果，有可能获得Hab的热和电力需求概况。在确定了每种可能的能源（太阳能、风能、核能、燃料电池、rtg）后，在Excel上进行了计算，目的是找到质量尽可能低的配置之一，并为进一步、更严格的优化铺平道路。很明显，运送1公斤到火星需要花费数十万美元。
2021-04-30 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.SY
Estimating the Heights of Martian Vortices from Mars 2020 MEDA Data
小的对流漩涡在火星上无处不在，经常是沙尘暴，它们在气象数据中产生可检测的信号--压力、温度、风速和方向。对流涡旋除了是火星尘埃收支的重要贡献者外，还可以作为边界层的探测器，提供对流不稳定性、边界层日变化和地表-大气相互作用的线索。使用涡流作为边界层探测器需要详细了解它们的性质和发生率之间的联系以及产生它们的条件。幸运的是，来自火星2020毅力号火星车上的火星环境动力学分析仪（MEDA）仪器套件的数据越来越多，有望阐明这些关系。在这项研究中，我们提出了一个目录的涡旋探测任务溶胶90日至179日，以支持我们以前的目录溶胶15日至89的基础上。与预测一致，我们发现在任务的后半部分比前半部分遇到更多的漩涡。除了分析来自这些涡旋遭遇的压力信号之外，我们还使用高斯过程分析来恢复同期的温度信号。通过将这些信号与一个长期建立的热力学模型相结合，我们估计了涡旋的高度，并发现了与以前的工作和火星边界层日增长和衰减的证据相一致的结论。我们还讨论了利用火星涡旋遭遇进行额外的边界层研究的前景。
2022-08-17 astro-ph.EP
New approaches to the exploration: planet Mars and bacterial life
火星过去的环境条件类似于早期的地球，但现在它们类似于一个非常寒冷的沙漠，被强烈的太阳紫外线照射。然而，一些陆地生物表现出了适应非常恶劣环境的能力，类似于红色星球的极端条件。此外，最近在火星永久冻土中发现了水，在火星大气中发现了甲烷，这使人们对火星地下生物圈的潜在活跃性感到乐观。这些发现增加了在像火星这样的行星上发现生命痕迹的可能性。然而，在登陆火星进行专门的生物实验之前，有必要了解在目前的火星条件下发现生命的可能性。找到一种能够在火星环境条件下生存的生命形式可能具有双重意义：增加发现地外生命的希望，并确定火星陆地污染的限度。在本文中，我们提出了火星环境模拟器LISA和迷你LISA，在意大利帕多瓦天文台运行。它们被设计成模拟火星表面的条件（大气压力，0.6 -0.9千帕;温度从-120至20 °C，类似火星的大气成分和紫外线辐射）。特别是，我们描述了迷你LISA模拟器，允许进行实验，没有时间限制，每周加油的液氮储存器。各种各样的实验可以在模拟器中进行，从无机化学到生物活性。它们作为实验设施提供给有兴趣研究火星表面或尘埃覆盖下发生的过程的团体。
2011-02-22 astro-ph.EP
Giga-Year Dynamical Evolution of Particles Around Mars
火星周围可能存在各种大小的粒子。大粒子的轨道主要由火星引力控制，而小粒子的轨道则可能受到非引力的显著影响。许多以前的火星周围粒子动力学研究都集中在相对较小的粒子（半径为$r_{\rm p} \lesssim 100 \, μm$）上$\lesssim 10^{4}$年。本文采用直接数值轨道积分和解析方法，考虑火星引力、火星$J_{2}$、太阳辐射压（SRP）和坡印廷-罗伯逊（PR）力，研究了火星赤道面附近轨道半径从微米到米的粒子的千兆年动力学演化。我们还新研究了行星阴影对粒子动力学的影响。我们的研究结果表明，小粒子（$r_{\rm p} \lesssim 10 \, μm$）最初在$\lesssim 8$火星半径（低于今天的火卫二的轨道）被迅速删除的SRP由于偏心率增加，导致在近心距离与火星碰撞。较大粒子（$r_{\rm p} > 10 \, μm$）的轨道由于PR力而缓慢衰减（时间尺度为$> 10^{4}$年）。行星阴影减少了轨道上的阳光照射面积，从而降低了PR阻力的效率。然而，我们表明，即使包括行星阴影，粒子高达$\sim 10$厘米半径，最初在$\lesssim 8$火星半径，最终螺旋到火星表面在$\sim 10^{9}$年。较小的粒子到达火星所需的时间较短，反之亦然。我们的研究结果将是重要的，以更好地理解和约束火星周围的剩余粒子的性质在火卫一和火卫二形成的巨大影响假说的背景…
2022-11-01 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
Waterfront on the Martian Planitia: Algorithmic emergent catchments on disordered terrain
在地球化情景下，火星上重新激活的水文循环将导致水由于蒸发和降水而向上运动。如果火星早期的冰川化集水区排水不足，火星有限的水资源可能会被火山口湖泊和冰川完全吸收，对地球化的努力产生负面影响。我们证明了一个稳定的，收敛的算法，在无序的地形水流的有效建模。该模型应用于火星轨道激光高度计数据，并成功地预测了只有在更高的分辨率下才能看到的河流和峡谷的形成。这项探索性的研究表明，尽管火星表面看起来非常崎岖，但古代的水流已经雕刻出了通道，为火星表面的大部分地区提供了有效的排水。我们还提供了一个可能的重建地形化的地表水分布。
2016-06-16 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
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
Mars Astrobiological Cave and Internal habitability Explorer (MACIE): A New Frontiers Mission Concept
火星地下的可居住性和天体生物学可以通过熔岩管洞穴进行评估，而无需钻探。儿童保护行动涉及十年期调查（2013-2022年）的两个关键目标和环境保护行动小组的三个目标。机器人架构、自主导航、目标样本选择和分析的新进展将使MACIE能够探索火星地下。
2021-05-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
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
Could life have been transferred from Mars to Earth? Laboratory and computational simulations of Martian ejecta
University of Southern Queensland（南昆士兰大学）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）
研究通过实验室和天文物理实验探讨火星弹射物可能将早期生命带到地球的可能性，发现火星弹射物在数年内可到达地球，表明在有利条件下生命转移是可能的。
2026-05-15 astro-ph.EP
Evidence for a Past Martian Ring from the Orbital Inclination of Deimos
我们数值探讨的可能性，大的轨道倾角的火星卫星火卫二起源于一个古老的火星内部卫星比火卫一更大质量的轨道共振。我们发现，火卫二的倾角可以可靠地产生向外进化的火星卫星，约20倍以上的质量比火卫一通过3：1的平均运动共振火卫二在3.3火星半径。这种向外的迁移，与同步半径内的潮汐演化方向相反，需要与过去巨大的火星环相互作用。因此，我们的研究结果强烈支持Hesselbrock和Minton（2017）的循环火星环卫星假说。我们的研究结果，结合Hesselbrock和Minton（2017）的模型，表明火卫二表面的年龄约为3.5-4 Gyr，并要求火卫一显着年轻。
2020-06-01 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
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
Explaining Bright Radar Reflections Below The Martian South Polar Layered Deposits Without Liquid Water
最近在火星南极层状沉积物（SPLD）下发现了异常明亮的雷达反射，这引发了新的猜测，即冰帽下可能存在液态水。在火星快车轨道飞行器上的火星高级地下和电离层探测雷达（Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding，MARSIS）获得的数据中发现的反射被解释为来自潮湿材料甚至是地下池塘和湖泊的反射，类似于在地球冰盖下发现的反射。然而，最近的研究已经质疑了在SPLD以下熔化和保持液态水的可行性。在这里，我们比较雷达模拟MARSIS观测，以提出一个替代假设：明亮的反射是多层边界之间的干扰的结果，没有液态水存在。这种新的解释与现代火星上的已知条件更加一致。
2021-07-07 astro-ph.EP physics.geo-ph
The composition of Mars
比较类地行星的组成模型，可以深入了解产生行星尺度相似性和差异的物理化学过程。广泛接受的火星成分模型假设Mn和更多的难熔元素在行星中以Cl球粒陨石的比例存在，包括Fe，Mg和Si，它们与O一起构成火星质量的$>$ 90%。然而，最近我们对太阳光球和陨石组成的理解的改进挑战了CI球粒陨石作为火星模拟物的使用。在这里，我们提出了一个替代模型组成的火星，避免了这样的假设，是基于火星陨石和航天器观测的数据。我们的建模方法以前被应用于预测地球的组成。该模型建立了耐火亲石元素的绝对丰度在散装硅酸盐火星（BSM）在2.26倍高于CI碳质方解石。相对于这一南极组成，火星有一个系统的消耗在中度挥发性亲石元素作为其冷凝温度的函数。鉴于这一发现，我们限制了大量的火星及其核心的亲铁和亲铜元素的丰度。火星波动趋势与其核心中的$ \leq $ 7 wt\% S一致，这明显低于大多数核心模型中假设的水平（即，$ > $ 10重量% S）。此外，在火星的核幔边界的ringwoodite的发生可能有助于分配的O和H到火星的核心。
2020-01-09 astro-ph.EP
On the Impact Origin of Phobos and Deimos II: True Polar Wander and Disk Evolution
火卫一和火卫二是火星的两颗小卫星，几乎在火星的赤道平面上运行。最近的研究表明，它们可以在撞击产生的内部致密和外部轻质圆盘内吸积，并且同一撞击可能形成北极光盆地，这是目前火星上的一个大的北半球盆地。然而，没有任何先验理由认为撞击会发生在北极附近（北极光号目前的位置），也不会在火星赤道平面（火卫一和火卫二的轨道）产生碎片盘。在本文中，我们调查这些遗留问题的巨大影响火星卫星的起源。首先，我们表明，质量赤字造成的北极光的影响盆地诱导全球重新定位的行星重新调整其主要的转动惯量与旋转极（真正的极地漫游）。这将使Borealis盆地的位置移向其当前位置。接下来，使用分析参数，我们调查的详细动力学演化的偏心倾斜盘从赤道平面的火星，形成的火星月球形成的影响。我们发现，由于火星引力场的动力学平坦$J_{2}$项和粒子-粒子非弹性碰撞导致的盘粒子的进动，使偏心率和倾角衰减，最终形成一个内部致密、外部较轻的赤道圆盘。我们的研究结果加强了火卫一和火卫二的巨大撞击起源，最终可以通过未来的样本返回任务进行测试，例如JAXA的火星月球探测（MMX）任务。
2017-11-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Water in the Martian regolith from OMEGA/Mars Express
在这里，我们讨论了目前火星上的一个水库，暴露在表面的风化层和岩石。该储层的特征在于存在含H_{2} O-和OH-相，其在近红外（NIR）反射光谱中在\sim 3 μm波长处产生宽吸收。这种吸收存在于迄今为止由轨道近红外光谱仪获得的火星表面的每一个无冰光谱中。利用OMEGA（Observatoire pour la Minéralogie，l\' \Eau，les Glaces et l\' \Activit é）成像光谱仪对火星表面3 μm吸收光谱的全球分布进行了定量分析。基于实验室反射光谱的含水矿物和相的范围很广，我们估计模型依赖的水含量为4 \pm 1重量。在赤道和中纬度地区。地表水化随纬度增加而增加，南北半球之间的含水量不对称。将表面水合作用与各种参数（湿度、灰尘、地质单位、时间、相对湿度、大气水压以及Phoenix和Curtain进行的原位测量）进行比较，以约束储层的性质。我们的结论是，火星低纬度地区的表面水化的性质是不是吸附水，而是更紧密结合的水分子和羟基基团的近顶表面的材料的结构。一个与霜冻有关的过程最好地解释了水进入和进入高纬度火星风化层的第一个微米的实施。
2014-07-09 astro-ph.EP
Dependence of the Martian radiation environment on atmospheric depth: Modeling and measurement
火星表面的高能粒子环境受到太阳和日光层调制以及当地大气压力（或柱深度）变化的影响。火星科学实验室探测器Currency上的辐射评估探测器（RAD）在火星表面已经测量了四个地球年（大约两个火星年）的影响。Rafkin等人（2014）研究了记录的表面银河宇宙射线诱导剂量率与压力变化之间的关系，Guo等人（2015）也对长期太阳调制进行了经验分析和建模。本文采用最新更新的HZETRN2015程序模拟了火星大气屏蔽对累积剂量率的影响，以及在不同太阳调制和大气条件下这种影响的变化。模拟结果与RAD仪器在火星表面的最新观测（2012年8月14日至2016年6月29日）进行了比较。这两个模型和测量结果吻合得相当好，并显示在弱太阳调制条件下的大气屏蔽效应和太阳调制变得更强，这种效果的下降。这一结果对于更好地估计未来人类在不同日光层和火星大气条件下对火星进行探索的风险具有重要意义。
2017-12-19 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
Potential habitability of present-day Mars subsurface for terrestrial-like methanogens
本研究结合陆地产甲烷菌生态与火星地下环境数据，识别出阿西达利亚平原4.3-8.8公里深处可能适合类地产甲烷菌生存的栖息地。
2025-01-23 astro-ph.EP
A Two Martian Years Survey of Water Ice Clouds on Mars with ACS onboard TGO
自2018年3月以来，ExoMars痕量气体轨道器（TGO）ESA-Roscoplant任务机载大气化学套件（ACS）仪器的中红外（MIR）通道在2.3-4.2 $μ$ m光谱范围内对火星大气进行了太阳掩星测量，现在覆盖了两个火星年（MY）。我们使用先前为研究MY 34全球沙尘暴（GDS）而开发的方法（Stcherbinine等人，2020年），以监测ACS-MIR覆盖的前两个火星年的火星水冰云的特性（有效半径，消光，高度）。观察结果包括MY 34的$L_s$ = 163°至MY 36的$L_s$ = 181°。我们确定，典型的云的高度变化由20至40公里之间的夏季和冬季，夏季在中纬度地区的最大延伸可达80公里。同样，我们还注意到，在有限的时间范围内，极地和中纬度地区的云层高度也有20至40公里的变化。我们还将MY 34 GDS期间获得的观测结果与MY 35同期的观测结果进行了比较，使用后者作为参考来描述GDS对云属性的影响。此外，我们将我们的检索结果与火星行星气候模型（PCM）的预测进行了比较，该模型显示了云层高度的总体合理一致性，尽管该模型通常预测云层顶部的高度较低。
2023-01-12 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
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
The Dependence of Earth Milankovitch Cycles on Martian Mass
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；University of Birmingham（伯明翰大学）；University of Southern Queensland（南昆士兰大学）
本文研究了火星质量对地球米兰科维奇周期的影响，发现火星质量变化会改变地球轨道参数和气候强迫频谱的结构。
2025-12-04 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
Voluminous silica precipitated from martian waters during late-stage aqueous alteration
火星从早期的“温暖潮湿”环境转变为“寒冷干燥”环境，在火星河流活动的地质记录上留下了指纹。水活动的形态学和矿物学观测提供了火星表面液态水的条件和持续时间的不同限制。在这项研究中，我们调查了火星冲积扇和三角洲的矿物学，并调查了与这些地貌有关的含水二氧化硅矿床。使用CRISM数据，我们确定了火星上35个靠近风扇/三角洲的水合二氧化硅位置，其中光谱特征与未成熟或脱水的蛋白石A一致。在一些阶梯状的扇/三角洲中，我们发现水合二氧化硅出现在大量的扇沉积物中，并形成与海拔高度相关的沉积层，证实了水合二氧化硅通过沉淀形成。同时，在较老的扇/三角洲中，二氧化硅主要出现在远距离位置，与原生沉积物的关系更为复杂。我们认为，阶梯状扇/三角洲中的含水二氧化硅沉积物可能是由火星地表水自生形成的，主要是在西斯伯利安晚期和亚马逊早期[Hauber等人，2013年]。如果对沉积环境、辅助矿物、水合二氧化硅的浓度和沉积物与水的比率进行更精确和详细的观察，这些含二氧化硅矿床可能是这些矿床形成过程中所涉水温的示踪物。因此，我们认为含硅沉积物应该是未来火星任务调查的最关键样本之一，这些样本可以在火星2020和ExoMars任务的着陆点获得。
2020-10-29 astro-ph.EP
Demonstrating Martian Gravity
火星表面的重力比地球表面的重力小，导致降落时间更长。这种效应可以在地球上通过利用空气阻力和浮力来模拟，这使得低密度物体下降得足够慢，以接近火星表面上的物体。我们描述了一个计算机模拟的基础上的实验，近似火星重力，并验证我们的数值结果进行实验。
2016-02-18 astro-ph.EP physics.ed-ph physics.space-ph
From Earth Meteors to Mars: Predicting Where to See the First Martian Meteors
University of Western Ontario（韦仕敦大学）；Institute for Earth and Space Exploration, University of Western Ontario（韦仕敦大学地球与太空探索研究所）
本研究量化了流星体碎裂对火星流星预测的影响，测试了三种碎裂触发假设，发现碎裂会改变火星流星的亮度、高度等特征，所得结果可为火星任务及相关模型改进提供支持。
2026-08-18 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
Martian zeolites as a source of atmospheric methane
火星甲烷的起源仍然知之甚少。一个合理的解释是，甲烷可能是由玄武质地壳的热液蚀变或超镁铁岩的蛇纹石化产生的，产生氢并将地壳碳还原为甲烷。一旦形成，火星上的甲烷储存通常与隐藏的笼形水库的存在有关。在这里，我们认为属于沸石家族的菱沸石和斜发沸石可能在火星地下形成一个可信的甲烷储存库。由于存在许多火山地形，沸石预计将广泛分布在火星上，根据最乐观的估计，其全球等效层可能高达$\sim$ 1公里以上。如果菱沸石和斜发沸石中存在的火星甲烷直接来自地下的非生物来源，那么每年几毫米的局部层的不稳定可能足以解释目前的观测结果。从这些沸石中零星释放的甲烷要求它们在其演化过程中也保持与大气隔离。多年来的甲烷释放可能是由于几种机制，如影响，地震活动或侵蚀。如果火星上普遍存在从挖掘出的菱沸石和/或斜发沸石中释放出的甲烷，那么盖尔陨石坑周围这些沸石的存在可以解释火星科学实验室观察到的甲烷水平的变化。
2016-05-24 astro-ph.EP
Atmospheric CO2 Ice in the Martian Polar Regions: Physical and Spectral Properties From Mars Climate Sounder Observations
本研究利用火星气候探测器（MCS）观测数据，估算了火星极区CO₂冰云的物理与辐射特性，发现南北半球冰粒尺寸相近，并用对流冷却模型解释了窄尺寸分布的成因，为完善MCS反演流程提供了支撑。
2025-09-02 astro-ph.EP
Glycine's Radiolytic Destruction in Ices: First In-Situ Laboratory Measurements for Mars
我们报告了新的实验室研究辐射引起的破坏甘氨酸含冰的温度和成分范围内，允许外推到火星的条件。原位红外光谱被用来研究甘氨酸衰减率作为温度（从15至280 K）和初始甘氨酸浓度的函数在6个混合物，其组成范围从干甘氨酸到H $_2$ O +甘氨酸（300：1）。结果以几种单位制表示，并附有使用注意事项。甘氨酸在火星表面下的半衰期估计为这一数据集火星条件的外推，和衰减率的趋势被描述为是火星近表面化学的应用。
2015-02-09 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.chem-ph
Towards Sustainable Horizons: A Comprehensive Blueprint for Mars Colonization
本文全面评估火星殖民的挑战与解决方案，涵盖环境分析、技术创新、人类维度及经济考量，提出未来研究建议，为实现人类星际未来提供基础指南。
2023-09-28 astro-ph.EP astro-ph.IM
The formation of the Martian moons
我们太阳系的几乎所有行星都有卫星。然而，每个行星系都有其独特的特征。火星系统没有一个像地球那样的大卫星，也没有像巨行星那样的几十个大小不一的卫星，而是有两个小卫星：火卫一和火卫二。如何形成这样一个体系？这个问题仍在根据对火星卫星的地面和空间观测以及为解释其他月球系统的形成而提出的更现代的理论进行研究。火星卫星形成的最新情况依赖于火星早期历史上发生的巨大撞击，也形成了所谓的半球地壳二分法。这种情况解释了两颗卫星目前的轨道，而不像捕获小行星的情况。它还预测了盘材料的组成是火星和撞击物材料的混合物，这与对两个月球表面的遥感观测一致，这表明其组成不同于火星。然而，由于遥感观测结果的解释不明确，火星卫星的组成尚不清楚。对火星月球系统形成的研究提高了我们对类地行星月球形成的理解：巨大的碰撞场景可能会产生各种结果，而不仅仅是像地球那样的大月亮。这种情况在我们目前对早期太阳系的看法中找到了一个自然的位置，当时的条件有利于发生巨大的碰撞。探索火星月球的下一步是样品返回任务，以测试其起源的巨大碰撞情景，并提供早期太阳系动力学模型的测试，因为火星可能保留内部和外部太阳系之间交换的物质。
2019-09-09 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
MARTIANS (MARs2020, TIANwen and So on) would see more potentially hazardous asteroids than Earthlings
本文将潜在威胁小行星概念扩展至火星，通过含雅可夫斯基效应的数值模拟估算出火星CAPHAs数量约为地球的3.6倍、出现频率为地球的2.6倍，揭示了未来火星观测的巨大潜力。
2024-05-04 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
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
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
Assessment of the probability of microbial contamination for sample return from Martian moons II: The fate of microbes on Martian moons
本文介绍了一个火星-卫星系统中微生物运输的案例研究。我们通过一项同伴研究（Fujita等人），使用撞击物理学研究了火星卫星上潜在撞击运输微生物的空间分布。我们使用了之前研究的灭菌数据。我们认为微生物主要来自火星上的祖尼尔陨石坑。我们发现，70-80%的微生物很可能分散在月球表面，除了流星体产生的厚厚的喷出物沉积物中的微生物外，由于辐射而迅速灭菌。另外20-30%可能被火星岩石撞击产生的陨石坑中坍塌层形成的厚风化层屏蔽了辐射。在厚厚的喷出物沉积物中可能存活的微生物总数估计比火星陨石坑低3-4个数量级。由于辐射灭菌，微生物浓度在水平方向上是不规则的，并且在很大程度上依赖于深度。在火卫一和火卫二上，被运输的微生物的存活率分别只有1 ppm和100 ppm，这表明运输过程和辐射严重影响了微生物的存活。对火星卫星微生物采样概率进行了研究。我们建议，从火星卫星的样品返回任务被归类为30 g样品和10 cm深度采样的无限制地球返回任务，即使在我们保守的情况下。我们还进行了全面的统计分析，包括采样概率的输入参数的不确定性的影响，采样的火卫一的风化层。返回样品最有可能受到微生物污染的概率估计比空间研究委员会（空间研委会）行星保护政策所确定的标准低两个数量级。
2019-07-17 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
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
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
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
Solar wind charge exchange X-ray emission from Mars Model and data comparison
目标。我们研究了火星外逸层中太阳风、高电荷离子和中性原子之间的电荷交换（CX）碰撞引起的软X射线辐射。方法.本文采用一个空间分辨率提高到130 km的三维多组分混合模拟模式，模拟了火星中性粒子与太阳风的相互作用。利用球对称的外大气H和O剖面，采用真实的行星离子描述，计算了火星环境中太阳风等离子体的速度和密度分布。在此基础上，建立了一个三维的实验粒子模型，计算了中性粒子与太阳风小离子CX碰撞产生的X射线辐射。模型的结果进行了比较，XMM-牛顿观测火星。结果我们计算了XMM-牛顿观测条件下的投影X射线发射图，并根据观测到的X射线图像说明了X射线发射如何反映火星的电磁结构。我们的地图证实了X射线图像是研究太阳风-行星界面的有力工具。然而，模拟结果揭示了一些定量的差异相比，观察。典型的太阳风和中性日冕条件对应的2003年观测期间的火星不能重现高光度或相应的非常广泛的晕观察到的XMM-牛顿。这些差异的潜在解释进行了讨论。
2012-09-13 astro-ph.EP
Signatures of the Martian rotation parameters in the Doppler and range observables
火星着陆器的位置受到火星旋转运动的不同方面的影响：章动，岁差，日长变化和极移。这些不同的运动在地球和火星表面的着陆器之间的多普勒观测中有不同的签名。了解这些特征之间的相关性以及这些特征在一天或更长时间尺度内不为零的时刻对于确定最大化大地测量实验的地球物理观测回报的策略非常重要，特别是对于未来NASA InSight或ESA-Roscoplant ExoMars 2020任务的策略。我们提供了一阶公式的签名的旋转参数的多普勒和距离可观的。这些表达式是火星日自转、着陆器位置、行星半径和自转参数的函数。此外，在多普勒观测的章动签名是成比例的地球相对于火星的下降。对于靠近赤道的火星着陆器，多普勒观测到的最大特征的运动是由于日长变化，岁差率和刚性章动。极移和液核特征的振幅要小得多。对于一个更接近极点的着陆器，极地运动特征增强，而其他特征减少。我们还数值计算了其他行星或卫星上的着陆器在多普勒观测到的旋转参数签名的幅度。
2017-05-17 astro-ph.EP
Enabling martian habitability with silica aerogel via the solid-state greenhouse effect
今天火星表面的低温和高紫外线辐射水平目前排除了生命在任何地方的生存，除非是在有限的地下壁龛中。以前已经提出了几个使火星表面更适合居住的想法，但它们都涉及大规模的环境改造，在可预见的未来将远远超出人类的能力。在这里，我们提出了一个新的方法来解决这个问题。我们表明，火星表面的广泛地区可以通过固态模拟地球大气温室效应，在未来适合光合作用生命的居住。具体来说，我们通过实验和建模证明，在火星环境条件下，2至3厘米厚的二氧化硅（SiO2）气凝胶层将同时传输足够的可见光进行光合作用，阻挡有害的紫外线辐射，并将温度永久升高到水的熔点以上，而不需要任何内部热源。因此，在火星表面足够多冰的区域放置二氧化硅气凝胶保护层，可以使光合作用生命在那里生存，而随后的干预最小。这种使火星适宜居住的区域性方法比全球大气改造更容易实现。此外，它可以从最少的资源开始系统地开发，并可以在当今地球上的极端环境中进行进一步测试。
2019-07-22 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
Fundamental Physical and Resource Requirements for a Martian Magnetic Shield
火星缺乏实质性的磁场;因此，太阳风消融了火星的大气层，使其表面不适合居住。因此，任何地球化的尝试都需要人造火星磁屏蔽。建造人造磁层的基本挑战是将行星尺度的电流和磁场压缩到尽可能小的质量。超导电磁铁提供了一种方法来做到这一点。然而，超导体和电磁体的基本物理限制了这种浓度。基于这些基本的限制，我们表明，超导材料的量是成正比的$B_c^{-2}a^{-3}$，其中$B_c$是超导体的临界磁场和$a$是线圈半径。由于$B_c$是由基础物理学设定的，因此设计中唯一真正可调的参数是环路半径;较大的环路半径可以使所需的超导材料量最小化。这个非直观的结果意味着，建立一个紧凑的电磁体并将其放置在火星和太阳之间的第一个拉格朗日点的“直观”策略是不可行的。考虑到对$B_c$的合理限制，最小可能的环半径为$\sim$ 10 km，磁屏蔽的质量为$\sim 10^{19}$ g。大多数高温超导体都是由稀有元素构成的;考虑到太阳系的丰度，用$\sim 10^{19}$ g建造一个超导体将需要开采一个太阳系天体，其中含有几倍于$10^{25}$ g的元素;这大约是火星的10%。我们发现最可行的设计是用超导导线环绕火星，环路半径为$\sim$ 3400 km。所得到的线直径可以小至$\sim$ 5 cm。采用这种设计，磁屏蔽将具有$\sim 10^{12}$ g的质量，并且将需要采矿$\sim 10^{18}$ …
2021-04-08 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ins-det
