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Data collected by NASA's MAVEN spacecraft in its first two years at Mars confirm suspicions that the solar wind is blasting away the planet's atmosphere and helped transform the world from a warmer, wetter and potentially habitable world into the barren landscape seen today, scientists said. NASA의 MAVEN 우주선이 화성에서 처음 2 년 동안 수집 한 데이터는 태양풍이 지구의 대기를 날려 버리고 오늘날 지구상의 더 따뜻하고 습기 찬 거주 가능한 세계를 오늘날 불모의 풍경으로 바꾸는 데 도움이되었다는 의혹을 확인했다고 과학자들은 전했다.
The robotic orbiter has been looping around Mars since September 2014, skimming just above the Martian atmosphere at the low point of its elongated orbit and searching for particles streaming away from the planet. 로봇 궤도 비행 로봇은 2014 년 9 월부터 화성 주변을 돌아 다니며 긴 궤도의 낮은 지점에서 화성 대기 바로 위를 감추고 행성에서 멀리 흘러 나가는 입자를 찾는다.
As Mars is bombarded by the solar wind, a stream of solar particles that flow out through the solar system at a million miles per hour, the red planet's atmosphere is buffeted and eroded, chipping away bit by bit, according to Bruce Jakosky, MAVEN's principal investigator at the University of Colorado, Boulder. 화성이 태양풍에 시달리면서 시간당 백만 마일의 태양계를 통해 흘러 나오는 태양 입자의 흐름에 따라 붉은 행성의 대기가 쏟아지고 침식되어 조금씩 사라지는 것으로 Bruce Jakosky에 따르면 MAVEN의 교장 볼더 콜로라도 대학 (University of Colorado) 연구원.
Researchers examining data from MAVEN's instruments have identified multiple processes by which Mars loses parts of its atmosphere. MAVEN의 도구로 얻은 데이터를 조사한 연구원들은 화성이 대기의 일부를 잃는 여러 과정을 확인했습니다.
In one scenario called photochemical loss, solar radiation can ionize oxygen, carbon dioxide and nitrogen molecules in the Martian upper atmosphere. 광화학 손실이라는 한 시나리오에서 태양 복사는 화성 대기권의 산소, 이산화탄소 및 질소 분자를 이온화 할 수 있습니다. The reactions can split the molecules, scientists said, sometimes giving the resulting atoms enough energy to permanently escape Martian gravity. 과학자들은이 반응으로 인해 분자들이 분열 될 수 있다고한다. 때로는 결과로 생긴 원자들에게 화성의 중력을 영구적으로 피할 수있는 충분한 에너지를 주었다.
“We have enough measurements that we can calculate the loss rate orbit-by-orbit,” Jakosky said March 20 at the Lunar and Planetary Science Conference near Houston. "우리는 궤도 별 궤도 궤도를 계산할 수있는 충분한 측정치를 가지고있다."라고 휴스턴 인근의 달과 행성 과학 회의에서 3 월 20 일 Jakosky는 말했다.
Robert Lillis, a research physicist at the Space Sciences Laboratory at the University of California, Berkeley, said that MAVEN data show the photochemical loss rate has declined as solar radiation waned since the spacecraft arrived at Mars. 캘리포니아 대학 버클리 소재 우주 과학 연구소의 연구 물리학자인 Robert Lillis는 우주선이 화성에 도착한 이후 태양 복사가 약 해짐에 따라 MAVEN 데이터가 광화학 손실률이 감소했다는 것을 보여 주었다. The sun goes through an 11-year cycle of intense and quiet activity, and the cycle's effects are observable Mars's distance. 태양은 강렬하고 조용한 활동의 11 년주기를 거치며주기의 효과는 화성의 거리를 관찰 할 수 있습니다.
“MAVEN is making, in situ, most of the measurements necessary to calculate rates of photochemical escape,” Lillis said March 20. "MAVEN은 현장에서 광 화학적 탈출 률을 계산하는 데 필요한 대부분의 측정을하고있다"고 Lillis는 3 월 20 일 말했다.
The measurements collected by MAVEN so far are “consistent” an amount of oxygen loss from Mars over the last 3.5 billion years equivalent to about one-fifth of Earth's present-day atmospheric pressure through the photochemical process alone, according to Lillis. Lillis에 따르면 지금까지 MAVEN에 의해 수집 된 측정치는 지구의 현재 대기압의 약 1/5에 해당하는 지난 35 억 년 동안 화성의 산소 손실량을 광화학 공정만으로 "일정"합니다.
But there are other ways for atmospheric gases to escape from the tug of Mars and thin its atmosphere, and the photochemical process is just part of the picture. 그러나 분위기 가스가 화성의 잡아 당김에서 빠져 나와 그 분위기를 희박하게하는 또 다른 방법이 있습니다. 광화학 과정은 그림의 일부입니다.
“The next steps include cross-sections in modeling other species, and combining it with other escape processes to put this whole story together because it's not just one escape process in isolation,” Lillis said. "다음 단계에는 다른 종의 모델링에 포함 된 횡단면이 포함되어 있으며,이 모든 이야기를 분리하여 다른 탈출구와 결합하여 탈출 과정이 하나만이 아니기 때문에 결합 할 수 있습니다."라고 Lillis는 말했습니다. “They do feed into each other, so that's the next step that the MAVEN team is embarking on. "그들은 서로 관계를 맺기 때문에 MAVEN 팀이 착수 한 것은 다음 단계입니다. It's a very complicated system, and this will take us a few more years.” 이것은 매우 복잡한 시스템이며, 앞으로 몇 년이 걸릴 것입니다. "
Scientists will also couple MAVEN's atmospheric observations with the solar wind conditions at Mars to link the two data points and begin constructing a timeline of how molecules could have been stripped away from planet over the last 4 billion years. 과학자들은 또한 MAVEN의 대기 관측과 화성의 태양풍 조건을 결합하여 두 데이터 포인트를 연결하고 분자가 지난 40 억년 동안 행성에서 어떻게 제거 될 수 있었는지에 대한 타임 라인을 구축하기 시작할 것입니다.
Each time MAVEN dips into the upper atmosphere, the spacecraft's science instruments scoop up the flow of particles in its path, giving researchers an idea of the velocity and direction the material is moving. MAVEN이 상층 대기로 떨어질 때마다 우주선의 과학 장비가 경로에서 입자의 흐름을 스쿠프하여 연구원에게 물질이 움직이는 속도와 방향에 대한 아이디어를 제공합니다.
One of MAVEN's instruments, the Solar Wind Ion Analyzer, spotted a halo of hydrogen around Mars that Jakosky said apparently fluctuates with the dustiness of the Martian atmosphere. MAVEN의 도구 중 하나 인 Solar Wind Ion Analyzer는 Jakosky가 화성 대기의 먼지와 함께 변동하는 화성 주변의 수소 후광을 발견했습니다.
“What we think we're seeing here is an increase that corresponds to the dusty season,” Jakosky said. "우리가 여기에서보고 있다고 생각하는 것은 먼지가 많은 계절에 해당하는 증가량이다"라고 Jakosky는 말했다. “The dust changes temperatures in the atmosphere. "먼지는 대기의 온도를 변화시킵니다. That allows water to go up to high altitudes … So we think we're putting water closer, or farther, from the vicinity of the corona.” 그렇게하면 물이 높은 고도로 올라갈 수 있습니다. 그래서 우리는 물을 코로나 부근에서 더 가깝게, 또는 더 멀리 두는 것으로 생각합니다. "
Jakosky said the escape rate of hydrogen, an indicator of water, can vary by a factor of 10 with the Martian seasons. Jakosky는 물의 지표 인 수소의 탈출 속도는 화성 계절에 따라 10 배 정도 다를 수 있다고 말했다.
Particles need to be accelerated to a speed of around 8,500 mph (3.8 kilometers per second) at the outer edge of the atmosphere to permanently escape Martian gravity, according to Jakosky. 자코 스키 (Jakosky)에 따르면, 화성의 중력을 영구히 피하기 위해 대기의 바깥 가장자리에서 입자가 약 8,500 마일 (초당 3.8 킬로미터)의 속도로 가속 될 필요가 있다고한다.
“Oxygen ions can be grabbed by the solar wind and stripped off,” Jakosky said. "산소 이온은 태양풍에 휩싸여 벗겨 낼 수있다"고 Jakosky는 말했다. “That's the primary mechanism.” "이것이 기본 메커니즘입니다."
The oxygen streams away off the poles and down a tail down the side of Mars facing away from the sun. 산소는 기둥을 멀리 떨어 뜨리고 화성이 태양으로부터 멀어지는 방향으로 꼬리를 내려 간다.
According to Jakosky, the MAVEN science team believes oxygen ions 3.5 to 4 billion years ago were escaping the Martian atmosphere at a rate several orders of magnitude faster than today. Jakosky에 따르면, MAVEN 과학 팀은 350 ~ 40 억 년 전에 산소 이온이 오늘날보다 몇 배 빠른 속도로 화성 대기를 벗어 났다고 믿고있다.
“The driver is the extreme ultraviolet (EUV) photons coming from the sun,” Jakosky said. "운전자는 태양으로부터 오는 극 자외선 (EUV) 광자이다"라고 Jakosky는 말했다. “Although the sun itself — the total energy — has been getting brighter through time, the EUV radiation is getting dimmer through time.” "태양 자체 (총 에너지)가 시간이 지남에 따라 밝아지고 있지만, EUV 복사는 시간이지나면서 어두워지고 있습니다."
When solar radiation reaches Mars, it ionizes atoms and molecules in the atmosphere. 태양 복사가 화성에 도달하면 대기의 원자와 분자를 이온화합니다. Scientists say the ionization process is critical to propel particles away from the planet, which is not shielded from the solar wind by a magnetic field like Earth. 과학자들은 이온화 과정이 지구와 같은 자기장에 의해 태양풍으로부터 보호되지 않는 행성에서 멀리 입자를 추진하는 것이 중요하다고 말한다.
Astronomical observations of other sun-like stars tell scientists how the sun likely behaved billions of years ago. 다른 태양과 같은 별에 대한 천문 관측은 과학자들에게 태양이 수십억 년 전에 어떻게 행동했는지를 말해줍니다.
At the rate of hydrogen escape today, Jakosky said Mars could have lost from 11.5 feet to 78 feet (3.5 meters to 24 meters) of water from its surface over the last 4 billion years. 오늘 수소가 빠져 나가는 속도에서 Jakosky는 화성이 지난 40 억년 동안 화성에서 표면으로부터 11.5 피트에서 78 피트 (3.5 미터에서 24 미터)의 물을 잃어 버릴 수 있다고 말했다.
But there's an important caveat. 하지만 중요한주의 사항이 있습니다.
Scientists have not calculated how much more hydrogen left the ancient Martian atmosphere than leaves it today. 과학자들은 오늘날 화산이 고대의 화성 대기를 얼마나 많이 떠났는지 계산하지 못했습니다. A more active sun would have driven off more hydrogen, but experts have not ruled out a slower escape rate, especially if the atmosphere was more Earth-like. 더 활동적인 태양은 더 많은 수소를 쫓아 냈을 것이지만, 전문가들은 더 느린 탈출 률을 배제하지 않았다. 특히 대기가 지구와 비슷하다면 더욱 그렇다.
“It's very hard to know which way it goes, and I'm just going to leave it at a constant rate,” Jakosky said. Jakosky는 "어느 방향으로 나아가고 있는지 알기가 매우 어렵다.
The MAVEN team is also examining how much carbon dioxide has disappeared from Mars. MAVEN 팀은 또한 화성에서 얼마나 많은 이산화탄소가 사라 졌는지 조사하고 있습니다.
“At the oxygen loss rate we measure, it would take about 2 to 4 billion years to remove all the oxygen in the atmospheric carbon dioxide, just multiplying the rate times 4 billion years,” Jakosky said. "우리가 측정 한 산소 손실 속도에서 40 억년을 곱하는 대기 이산화탄소의 모든 산소를 제거하는 데 약 2 ~ 40 억 년이 걸릴 것입니다."라고 Jakosky가 말했다.
Using Earth as a metric, that would be equivalent to an amount of carbon dioxide around 40 percent the pressure of Earth's atmosphere at sea level. 지구를 미터법으로 사용하면 해수면 대기의 대기 압력의 약 40 %에 해당하는 이산화탄소의 양과 같습니다.
Scientists have also identified “sputtering” events, in which blasts of radiation knock oxygen out of the atmosphere. 과학자들은 또한 방사의 폭발로 산소가 대기 중으로 빠져 나가는 "스퍼터링"현상을 확인했다. This process is “negligible” today,” Jakosky said, but could have been much more prominent in the past, responsible for removing another chunk of carbon dioxide. 이 과정은 오늘날 "무시할 만하다."라고 Jakosky는 말했다. 그러나 과거에는 훨씬 더 두드러 졌을 지 모르지만, 또 다른 이산화탄소 덩어리를 제거 할 책임이있다.
Individual solar storms also cause temporary spikes in atmospheric escape. 개별 태양 폭풍은 또한 대기 중 탈출에서 일시적인 스파이크를 일으 킵니다. One eruption in March 2015 triggered a 20-fold increase in the atmospheric loss rate, and the activity relaxed once the solar system was over, Jakosky said. Jakosky는 2015 년 3 월에 발생한 한 번의 분출로 대기 중 손실률이 20 배 증가했으며, 태양계가 끝나면 활동이 완화된다고 Jakosky는 말했다.
Solar storms were likely stronger and more common in the ancient solar system, and scientists question whether such events were responsible for much of the Martian atmosphere's thinning over time. 태양풍 폭풍은 고대 태양계에서 더 강하고 일반적 일 가능성이 높았으며, 과학자들은 그러한 사건이 화성 대기의 시간이 지남에 따라 얇아지는 것을 담당했는지 의문을 제기합니다.
Scientists have a way of calculating how much of the ancient Martian atmosphere has been ripped away. 과학자들은 고대 화성 대기가 얼마나 많이 찢어 졌는지 계산할 수있는 방법이 있습니다. By measuring two isotopes of argon — one slightly heavier than the other — MAVEN can tell researchers what fraction of the atmospheric gas has been lost to space. MAVEN은 아르곤의 두 개의 동위 원소 (다른 것보다 약간 무거운 것)를 측정함으로써 연구원들에게 대기 가스의 어느 부분이 공간으로 손실되었는지 알 수 있습니다.
That allows scientists to complete the puzzle and determine whether the escaping oxygen came from carbon dioxide, which makes up about 95 percent of Mars's present-day atmosphere, or from water, which is primarily locked in polar ice caps. 이를 통해 과학자들은 수수께끼를 풀고 탈출 한 산소가 화성의 현재 대기 중 약 95 퍼센트를 구성하는 이산화탄소에서 유래 한 것이거나 주로 북극의 얼음 덩어리에 갇혀있는 물에서 유래 한 것인지를 결정할 수 있습니다.
The lighter type of argon is more prone to escaping, while Martian gravity keeps a firmer hold on the heavier argon isotope. 화성의 중력은 무거운 아르곤 동위 원소를 견고하게 유지하는 반면, 더 가벼운 형태의 아르곤은 도망 가기 쉽습니다.
“Relatively speaking, the larger isotope is more abundant because it doesn't escape as much,” Jakosky said. "상대적으로 말하면, 더 큰 동위 원소는 더 많이 빠져 나가지 않기 때문에 더 풍부하다."라고 Jakosky가 말했다.
“Essentially, two-thirds of the argon that was ever in the atmosphere has been lost to space,” Jakosky said. "본질적으로 대기 중에 존재했던 아르곤의 3 분의 2가 공간으로 잃어 버렸다"고 자코 스키가 말했다. “That really tells us that the loss of oxygen is coming from both water and carbon dioxide.” "실제로 이것은 산소 손실이 물과 이산화탄소 모두에서 발생한다는 것을 우리에게 알려줍니다."
That tells Jakosky and his team that most of Mars's air and water has leaked away into space. 그것은 Jakosky와 그의 팀에게 화성의 공기와 물의 대부분이 우주로 유출되었다는 것을 알려줍니다.
“The bottom line is that loss to space was certainly a major player, if not the major process, for changing Mars from having an early warm, wet climate in ancient times to the cold, dry climate we see today,” he said. 그는 "화성을 초기의 따뜻하고 습한 기후에서 고대의 추위와 건조한 기후로 바꾸는 것이 중요한 과정이 아니라면 우주로의 손실은 확실히 주요한 선수였다"고 말했다.
MAVEN is in an extended mission after completing its primary science campaign last year, and scientists hope more data will yield insights into how the atmosphere behaves year-to-year. MAVEN은 작년에 주요 과학 캠페인을 마친 후에 확장 된 임무를 밟았으며 과학자들은 더 많은 데이터가 대기가 매년 어떻게 행동하는지에 대한 통찰력을 얻길 바랍니다.
The prime mission phase covered one Martian year, and the extended mission's funding is approved by NASA through 2018. 주요 임무 단계는 화성의 한 해를 덮었으며 확장 된 임무의 자금은 2018 년까지 NASA의 승인을 받았습니다.
But the spacecraft has enough fuel to operate for up to another decade, Jakosky said, and MAVEN may eventually be used more often as a data relay satellite for landers and rovers on the Martian surface. 그러나 우주선은 또 다른 10 년 동안 작동하기에 충분한 연료를 가지고 있다고 Jakosky가 말했고, MAVEN은 궁극적으로 화성 표면의 착륙선과 탐사선 용 데이터 중계 위성으로 더 자주 사용될 수있다.
Officials are searching for the right balance between MAVEN's scientific mission and its secondary function as a communications orbiter. 관계자는 MAVEN의 과학적 사명과 통신 궤도 상인 보조 기능 사이의 올바른 균형을 찾고 있습니다. NASA's other Mars orbiters are aging — they have been at the red planet since 2001 and 2006 — but the European Space Agency's ExoMars Trace Gas Orbiter, which arrived in October 2016, could take on much of the relay responsibilities. NASA의 다른 화성 탐사선은 노화되고있다. 그들은 2001 년과 2006 년 이래 적색 행성에 있었지만, 2016 년 10 월에 도착한 유럽 우주국의 ExoMars 추적 가스 탐사선은 많은 중계 책임을 수행 할 수 있었다.
“The long-term role of MAVEN as a relay asset is currently under discussion,” Jakosky said. "MAVEN이 릴레이 자산으로 장기적인 역할을 현재 논의 중"Jakosky 고 말했다. “We are carrying out regular relay passes with the (the Opportunity and Curiosity) rovers, and we'll see what happens as we get into interactions with InSight after it lands (in November 2018), especially in its commissioning phase, as well as with the Mars 2020 rover.” "우리는 (기회와 호기심) 로버에서 규칙적인 릴레이 패스를 수행하고 있으며, InSight가 착륙 한 후 (2018 년 11 월) InSight와의 상호 작용에 들어간다. 특히 시운전 단계 에서뿐만 아니라 화성 2020 로버와 함께. "
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